نوآوری جدید پوست الکترونیکی به ربات ها و پروتزها، امکان حس لامسه می دهد

سه شنبه 21 بهمن 1399 / 66

 
a2.jpg

نوآوری جدید پوست الکترونیکی سیستم منحصر به فردی است که حسگر آن ۱۰۰۰ برابر سریع‌تر از حس لامسه انسانی واکنش نشان می‌دهد.ربات‌ها و ابزارهای پروتز به زودی حس لامسه را به خوبی حس لامسه انسانی با پوست الکترونیکی کد ناهمگام را خواهند داشت. این حاصل سیستم عصبی هوشمندی است که توسط محققان تیم دانشگاه ملی سنگاپور توسعه داده شده است.سیستم پوست الکترونیکی جدید، به میزان قابل توجهی واکنش پذیر است و می‌تواند با انواع لایه‌های حسگر پوست برای عملکرد موثر به عنوان پوست الکترونیکی همراه و سازگار شود. این نوآوری توسط استادیار دانشکده مهندسی مواد دانشکده مهندسی ملی سنگاپور، بنجامین تی و دیگر اعضای تیمش برای اولین بار در نشریه علمی معتبر رباتیک در ۱۸ جولای ۲۰۱۹ گزارش شده است.

نوآوری جدید پوست الکترونیکی، سریع تر از سیستم عصبی حسی بدن انسان

ما انسان‌ها از حس لامسه برای انجام امور روزمره خود شامل برداشتن فنجان قهوه، یا دست زدن استفاده می‌کنیم. بدون آن، ما حس متعامل خود را هنگام راه رفتن از دست خواهیم داد. مشابه همین مورد درباره ربات‌ها هم صادق است. ربات‌ها نیاز به داشتن حس لامسه در رابطه با تعامل با انسان هستند. اما ربات ها امروزه هنوز نمی‌توانند اشیا را به خوبی احساس کنند.

این موضوع را استادیار دانشگاه، آقای تی توضیح می دهد. کسی که بر روی فناوری‌های پوست الکترونیکی برای بیش از یک دهه کار کرده است. او با هدف دادن حس لامسه به ربات‌ها و ابزارهای پروتزی فعالیت خود را انجام می‌دهد.تیم دانشگاه ملی سنگاپور یک سال و نیم بر روی توسعه سیستم حسگری که بتواند به صورت بالقوه بهتر عمل کند، کار کرده است. هدف این تیم الهام گرفتن از سیستم عصبی حسی انسان بوده است.در حالی که سیستم الکترونیکی عصبی ACES، سیگنال هایی مانند سیستم عصبی انسانی کشف می‌کند، از شبکه ای از حسگرهای متصل به یک هادی الکتریکی منفرد تشکیل شده است که برخلاف دسته‌های عصب در پوست انسانی است. همچنین برخلاف پوست الکترونیکی که به سیستم‌های سیمکشی‌شده‌ای متصل هستند و می‌توانند آنها را در برابر آسیب حساس کنند و افزایش مقیاس را مشکل کنند، می‌باشد.با شرح و توضیح چنین الهام بخشی، استادیار تی ، که مناصبی در دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، موسسه فناوری ونوآوری سلامت (NUS iHealthTech) و موسسه سیستم‌های الکتریکی انعطاف‌پذیر ترکیبی ادغام‌شده (HIFES) دارد می‌گوید: سیستم عصبی حسی انسان به صورت قابل ملاحظه‌ای کارآمد است، و در همه زمان‌ها کار می‌کند و ما می‌توانیم از آن بهره‌مند شویم. همچنین در برابر آسیب بسیار قوی است. حس لامسه ما به عنوان مثال هنگامی که دستمان را می‌بریم، تحت تاثیر آن قرار نمی‌گیرد. اگر ما بتوانیم نحوه کار سیستم زیستی‌مان را تقلید کنیم، می‌توانیم مزایای فوق العاده‌ای از آن در حوزه رباتیک جایی که پوست الکترونیکی عمدتا در آن به کار می‌رود، از این تقلید داشته باشیم ACES. می‌تواند لمس ها را بیش از ۱۰۰۰ برابر سریع‌تر از سیستم عصبی حسی انسان تشخیص دهد.

برای مثال، تماس‌های فیزیکی را بین حسگرهای متفاوت در کمتر از ۶۰ نانوثانیه می‌تواند تشخیص دهد که سریع‌تر از آن چه فناوری کنونی پوست الکترونیکی به آن رسیده و حتی با مقادیر بالای حسگر توانسته‌است عمل کند. نوآوری جدید پوست الکترونیکی، می‌تواند همچنین با دقت شکل، بافت، و سختی اشیا را در ۱۰ میلی ثانیه، به میزان ده برابر سریع‌تر از بر هم زدن چشم تشخیص و شناسایی کند. همچنین قابلیت اطمینان بالا و سرعت سیستم نوآوری جدید پوست الکترونیکی از دیگر ویژگی‌های آن است.پلتفرم نوآوری جدید پوست الکترونیکی، همچنین می‌تواند برای رسیدن به قدرت بالا در برابر آسیب‌های فیزیکی که به عنوان یک مشخصه مهم پوست‌های الکترونیکی مطرح است، طراحی شود؛ زیرا آنها با تماس فیزیکی بسیار با محیط می‌توانند سازگار شوند. برخلاف سیستم فعلی که برای اتصال حسگرها در پوست‌های الکترونیکی موجود مورد استفاده قرار می‌گیرد، همه حسگرها در نوآوری جدید پوست الکترونیکی می‌توانند در یک هادی الکتریکی رایج، با هر حسگر به صورت جداگانه و مستقل متصل شود. این مساله اجازه می‌دهد که پوست‌های الکترونیکی به عملکرد خود مادامی که در ارتباط بین حسگر و هادی هستند، عمل کنند که باعث می‌شود آسیب‌پذیری کمتری داشته باشند.

پوست‌های الکترونیکی هوشمند برای ربات‌ها و پروتزها

سیستم سیم‌کشی ساده نوآوری جدید پوست الکترونیکی و واکنش‌پذیری قابل توجه آن حتی با افزایش تعداد حسگرها، مشخصه‌های کلیدی است که افزایش مقیاس پوست‌های الکترونیکی هوشمند برای برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی در ربات ها و ابزارهای پروتز و دیگر واسطهای ماشینی بشر را تسهیل می‌بخشد. استاد یارتی در این باره می‌گوید: مقیاس‌پذیری یک مساله مهم است به گونه‌ای که قطعه‌های بزرگ پوست‌های الکترونیکی با کارآیی بالا، نیاز به پوشش مناطق و سطوح نسبتا بزرگ از ربات‌ها و ابزارهای پروتز دارد. نوآوری جدید پوست الکترونیکی می‌تواند به راحتی با هر نوع لایه حسی پوست سازگار شود. مثلا آنهایی که برای حس دما و رطوبت طراحی شده‌اند تا عملکرد بالایی از پوست الکترونیکی مبتنی بر این نوآوری جدید با حس لامسه استثنایی خلق شود که می‌تواند در گستره وسیعی از اهداف مورد استفاده و کاربرد قرار گیرد. برای مثال جفت شدن نوآوری جدید پوست الکترونیکی با لایه حسگر پوستی ضد آب، شفاف و خودترمیم‌شونده. همچنین اخیرا به وسیله تیم دکتر تی توسعه یافته است که یک پوست الکترونیکی ایجاد می‌کند که قابلیت خودترمیمی مانند آنچه پوست انسانی دارد، داشته باشد.

 این نوع از پوست الکترونیکی می‌تواند برای توسعه بیشتر اندام‌های پروتزی واقعی‌تر به کار رود که کمک بزرگی به بازگرداندن حس لامسه به بسیاری از افراد معلول می کند. دیگر برنامه‌های کاربردی بالقوه شامل توسعه ربات‌های هوشمند بیشتر که بتوانند وظایف خاصی انجام دهند یا عملیات خاصی را برعهده بگیرند، می‌باشد. مثلا می‌توانند اقلام و اجناس را در انبار بسته بندی کنند. تیم دانشگاه ملی سنگاپور همچنین به دنبال کاربرد بیشتر پلتفرم نوآوری جدید پوست الکترونیکی در ربات‌های پیشرفته و دستگاه‌های پروتزی در فاز بعدی تحقیقات خود است.

منبع:پیویو


برچسب ها