Повеќето роботи постигнуваат фаќање и тактилно чувство преку моторизирани средства, кои можат да бидат претерано гломазни и крути. Група од Универзитетот Корнел смислила начин како мек робот внатрешно да ја чувствува околината, на ист начин како луѓето.
Група предводена од Роберт Шеферд, доцент по механичко и воздушно инженерство и главен истражувач на Лабораторија за органска роботика, објави труд во кој опишува како растегливите оптички брановоди дејствуваат како сензори за искривување, издолжување и сила во мека роботска рака.
Докторантот Хуичан Жао е главен автор на „Оптоелектронски инервирана мека протетичка рака преку растеглив оптички брановоди,“ кој е претставен во дебитантското издание на Science Robotics. Весникот беше објавен на 6 декември; Исто така, придонесоа и докторантите Кевин О'Брајан и Шуо Ли, двајцата од лабораторијата на Шеперд.
„Повеќето роботи денес имаат сензори од надворешната страна на телото кои откриваат работи од површината“, рече Жао. „Нашите сензори се интегрирани во телото, така што тие всушност можат да детектираат сили кои се пренесуваат преку дебелината на роботот, слично како што правиме ние и сите организми кога чувствуваме болка, на пример“.
Оптичките брановоди се користат од раните 1970-ти за бројни функции на сензори, вклучувајќи тактилни, позиционирани и акустични. Изработката првично беше комплициран процес, но доаѓањето во последните 20 години на мека литографија и 3-Д печатење доведе до развој на еластомерни сензори кои лесно се произведуваат и се вградуваат во мека роботска апликација.
Групата Шеферд употреби процес на мека литографија во четири чекори за да го произведе јадрото (преку кое се шири светлината) и облогата (надворешната површина на брановодот), во која се сместени и ЛЕД (диодата што емитува светлина) и фотодиодата.
Колку повеќе се деформира протетската рака, толку повеќе светлина се губи низ јадрото. Таа променлива загуба на светлина, откриена од фотодиодата, е она што и овозможува на протезата да ја „чувствува“ својата околина.
„Доколку не се изгуби светлина кога ја свиткуваме протезата, нема да добиеме никакви информации за состојбата на сензорот“, рече Шеперд. „Износот на загубата зависи од тоа како е извиткано“.
Групата ја користеше својата оптоелектронска протеза за извршување на различни задачи, вклучително и фаќање и сондирање и за обликот и за текстурата. Најзначајно е тоа што раката можеше да скенира три домати и по мекост да утврди кој е најзрел.
Жао рече дека оваа технологија има многу потенцијални употреби надвор од протезите, вклучително и роботи инспирирани од био, кои Шепард ги истражувал заедно со Мејсон Пек, вонреден професор по машинско и воздушно инженерство, за употреба во истражување на вселената.
„Тој проект нема сензорни повратни информации“, рече Шеферд, осврнувајќи се на соработката со Пек, „но ако имаме сензори, би можеле во реално време да ја следиме промената на обликот за време на согорувањето [преку електролиза на вода] и да развиеме подобри секвенци на активирање за да направиме се движи побрзо“.
Идната работа на оптички брановоди во меката роботика ќе се фокусира на зголемените сензорни способности, делумно со 3-Д печатење покомплексни форми на сензори и со инкорпорирање на машинско учење како начин за раздвојување на сигналите од зголемен број сензори. „Во моментов“, рече Шеферд, „тешко е да се локализира од каде доаѓа допирот“.
Оваа работа беше поддржана со грант од Канцеларијата за научни истражувања на воздухопловните сили и беше искористена Научен и технолошки објект Корнел наноскала и Корнел центар за истражување на материјали, од кои и двете се поддржани од Националната научна фондација.
- Том Флејшман, Универзитетот Корнел