لمس رباتها به واقعیت پیوست!
زهرا وجدانی: در حالی که تعامل طبیعی و ایمن رباتها با محیط پیرامون یکی از بزرگترین چالشهای مهندسی رباتیک بهشمار میرود، محققان با معرفی نوعی پوست الکترونیکی تکمادهای، انعطافپذیر و چندحسی، افقهای جدیدی در حوزه حسگرهای زیستی مصنوعی گشودهاند. این دستاورد علمی که در ژورنال معتبر Science Robotics منتشر شده، نقطه عطفی در طراحی رباتهایی است که نهفقط میبینند، بلکه لمس میکنند، حس میکنند و واکنش هوشمندانه نشان میدهند.
تحولی در طراحی پوست مصنوعی
در مقابل رویکردهای مرسوم که بر استفاده از مجموعهای از حسگرهای جداگانه برای شناسایی فشار، دما، رطوبت و سایر محرکهای لمسی تکیه دارند، تیم پژوهشی کمبریج-UCL موفق به طراحی سیستمی یکپارچه شدهاند که کل ساختار آن بهعنوان یک حسگر عمل میکند. این پوست که از هیدروژل رسانای پایه ژلاتین ساخته شده، ضمن دارا بودن خاصیت کشسانی و شکلپذیری بالا، بهراحتی قابل قالبگیری در اشکالی نظیر دست انسان است.
دیوید هاردمن، پژوهشگر ارشد پروژه، دربارهی این دستاورد میگوید: «هدف ما طراحی مادهای بود که نهتنها چندوجهی باشد، بلکه فرآیند ساخت ساده، هزینه تولید پایین و دوام بالا داشته باشد، ویژگیهایی که لازمهی توسعه رباتهای کاربردی در مقیاس وسیع هستند.»
نگاهی نو به ادراک لمسی
این پوست الکترونیکی برخلاف سیستمهای سنتی، بهکمک مفهوم Multi-modal Sensing یا حسگر چندوجهی عمل میکند؛ بدین معنا که یک حسگر منفرد میتواند به محرکهای مختلف واکنشهای متفاوت نشان دهد. در این فناوری، تمام سطح ماده، شبکهای از بیش از ۸۶۰ هزار مسیر میکروسکوپی دارد که دادههای لمسی را با دقت بالا ثبت و پردازش میکند.
در آزمایشهای تجربی محققان توانستند تنها با ۳۲ الکترود تعبیهشده در مچ دست مصنوعی، بیش از ۱.۷ میلیون داده از کل سطح دست استخراج کنند. این دستاورد نشان میدهد که سیستم طراحیشده نهتنها اطلاعات غنیتری تولید میکند، بلکه نسبت به نمونههای پیشین بسیار سبکتر، ارزانتر و ساختیافتهتر است.
از دادهبرداری تا هوش مصنوعی
برای آموزش این پوست الکترونیکی در تفکیک انواع تماس، پژوهشگران از ترکیبی از آزمایشهای فیزیکی و الگوریتمهای یادگیری ماشین (Machine Learning) استفاده کردند. این سیستم توانست تماسهای متنوعی همچون ضربه ملایم انگشت، فشار بازوی رباتیک، تماس با سطوح داغ و سرد و حتی بریدگی با ابزار جراحی را بهدرستی تشخیص دهد.
هاردمن در اینباره میگوید: «ما موفق شدیم اطلاعات فوقالعادهای از این مواد استخراج کنیم، دادههایی که در بازهی زمانی بسیار کوتاه و از سطح وسیع جمعآوری میشوند و امکان تحلیلهای همزمان چند متغیره را فراهم میکنند.»
از پروتزهای هوشمند تا امداد رباتیک
این فناوری بالقوه میتواند در حوزههای مختلفی تحول ایجاد کند:
پروتزهای انسانمحور که به افراد قطع عضو امکان تجربه مجدد حس لمس را میدهند
رباتهای امدادگر که در محیطهای پرخطر به تماسهای سریع و دقیق نیاز دارند
صنایع خودروسازی و هوش مصنوعی ادراکی که در آن حس فیزیکی بخشی از سامانه تصمیمگیری است
ابزارهای جراحی و پزشکی تعاملی که نیاز به لمس دقیق و حساس دارند
توماس جورج توروتل از UCL تأکید میکند: «این سیستم نهتنها از نظر ساخت و انعطافپذیری نسبت به نمونههای سنتی برتری دارد، بلکه امکان تنظیم دقیق بر اساس بازخورد انسانی را نیز فراهم میکند.»
مزیت رقابتی کلیدی: ساختار ساده، قابلیت بالا
مزایای اصلی این پوست الکترونیکی تکمادهای عبارتاند از:
سادهسازی فرایند تولید با حذف نیاز به حسگرهای متعدد
قابلیت شکلپذیری بالا در قالب اعضای بیولوژیک
کاهش تداخل سیگنالها و افزایش دقت سیستم
پایداری مکانیکی و الکترونیکی در برابر آسیبها
امکان توسعه انبوه با هزینه پایین
لمس آیندهای هوشمند با پوست مصنوعی
فناوری ارائهشده توسط محققان نمایانگر نسل آینده سامانههای حسی در رباتیک است؛ جایی که مرز میان انسان و ماشین، با طراحیهای الهامگرفته از زیستشناسی، باریکتر از همیشه میشود. این پوست الکترونیکی، نهتنها نقطه عطفی در بازآفرینی حس لامسه است، بلکه زمینهساز تحولات عمیق در طراحی سیستمهای هوشمند فیزیکی خواهد بود.
پژوهشگران در گامهای بعدی قصد دارند مقاومت مکانیکی پوست را در شرایط سخت افزایش داده و عملکرد آن را در سناریوهای عملیاتی واقعگرایانهتر—از اتوماسیون صنعتی گرفته تا پزشکی رباتیک—مورد ارزیابی قرار دهند.
در چشماندازی نهچندان دور شاید بتوانیم رباتهایی را ببینیم که لمس میکنند، درد را حس میکنند و همچون انسان نسبت به دنیای اطراف واکنش حسی هوشمندانه نشان میدهند.
انتهای پیام/
