رباتی که پارچه‌شناس است

به گزارش گروه دانش و فناوری،انسان‌ها می‌توانند یک شیء را با کشیدن انگشت خود روی سطح آن و احساس فشار ساکن و ارتعاشات با فرکانس بالا تشخیص دهند. این در حالی است که روش‌های قبلی توسعه حسگرهای لمسی مصنوعی برای درک ورودی‌های فیزیکی مانند فشار در ظرفیت آنها برای تشخیص اقلام دنیای واقعی پس از لمس محدود شده‌اند یا به چندین حسگر نیاز داشته‌اند.

اکنون پژوهشگران یک سیستم حسی مصنوعی را ساخته‌اند که می تواند بافت‌های ریز مانند مخمل کبریتی، جناغی و پشم را با دقت عالی و شبیه به انگشت انسان تشخیص دهد.

تلاش تیمی از دانشمندان چینی به رهبری چوان فی گو در دانشگاه علوم و فناوری جنوبی شنژن می‌تواند راه را برای بهبود مهارت‌های حس لامسه ظریف ربات‌ها و پروتزهای اندام انسان هموار کند و همچنین می‌تواند در واقعیت مجازی استفاده شود.

دشواری ایجاد حساسیت بالا و واکنش سریع برای تشخیص فشار ساکن و ارتعاش در حسگرهای لمسی انعطاف‌پذیر مانع مهمی برای درک و شناسایی ویژگی‌های سطحی کوچک مانند بافت یا زبری یک شیء است.

یک حسگر در حالی که با ویژگی‌های سطحی کوچک تا چند میکرون تعامل دارد، باید حساسیت فوق‌العاده بالایی داشته باشد تا به محرک‌های ضعیف واکنش نشان دهد و همچنین توانایی پاسخ سریع برای حسگر لازم است تا ویژگی‌های سطح را شناسایی کند یا به گفته تیم، فرکانس‌های بالا و ارتعاشات کوچک را تشخیص دهد.

تلاش‌های پیشین روی حسگر نوک انگشتان برای ایجاد تعادل بین دو ویژگی در یک حسگر صورت گرفته بود. اکنون در این مطالعه آمده است: سیستم‌های حسی مصنوعی اغلب از دو حسگر (به همراه دو مدار که انواع سیگنال‌های مختلف را جمع‌آوری و پردازش می‌کنند) استفاده می‌کنند؛ یکی برای تشخیص فشار ساکن و دیگری برای تشخیص ارتعاش.

گو و همکارانش یک حسگر انعطاف‌پذیر را ابداع کرده‌اند که ویژگی‌های اثر انگشت انسان را تقلید می‌کند و به سیستم اجازه می‌دهد تا جزئیات میکروسکوپی روی بافت‌ها را در حین لمس یا لغزش حسگر روی یک سطح تشخیص دهد.

پژوهشگران این حسگر را با استفاده از فناوری یادگیری ماشینی روی دست مصنوعی انسان نصب کردند.

این مطالعه یک سیستم حسی مصنوعی بصری و بی‌درنگ را بر اساس یک حسگر منعطف ارائه می‌کند و وضوح مکانی-زمانی را به عنوان معیاری برای تعیین ظرفیت این سیستم حسی برای تشخیص بافت فراهم می‌کند.

این حسگر از لایه‌های دوگانه الکتریکی قابل تنظیم(EDL) با جداسازی بار در مقیاس نانو برای سیگنال‌های خازنی استفاده می‌کند که منجر به حساسیت فوق‌العاده تا ۵۱۹ کیلو پاسکال و وضوح فضایی بالا می‌شود.

علاوه بر این، ماده یونی با ویسکوزیته پایین و طراحی ریزساختاری، این حسگر را قادر می‌کند تا به سرعت به ارتعاشات با فرکانس بالا تا ۴۰۰ هرتز با وضوح فرکانس بالای ۰.۰۲ هرتزی پاسخ دهد.

وضوح فضایی و زمانی عالی این حسگر، آن را قادر می‌کند تا ویژگی‌های سطح میکروسکوپی را تشخیص دهد. تیم پژوهشی توضیح می‌دهد که چگونه می‌توان از این سیستم حسی بی‌درنگ برای طبقه‌بندی ۲۰ نوع پارچه مختلف با دقت شناسایی متوسط ۹۸.۶ درصد استفاده کرد و چگونه می‌توان این یافته‌ها را در یک رابط بصری به نمایش درآورد.

پیش‌بینی می‌شود که چنین سیستمی فناوری‌های حسگر رباتیک و مصنوعی را تقویت کند و می‌تواند برای بهبود حسی بیمارانی که از پروتز، واقعیت مجازی مبتنی بر لمس و لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده می‌کنند، ارزشمند باشد.

جزئیات این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.

انتهای پیام