استعراض

وفي الآونة الأخيرة، طور مهندسو جامعة ستانفورد القفازات التي تحتوي على أجهزة الاستشعار الالكترونية. يوم واحد، وهذه المجسات تعطي مزيدا من البراعة من ناحية الروبوت، ويبدو أن هذا البراعة في البشر ليكون أمرا مفروغا منه.

خلفية

اليوم، أصبحت الروبوتات واحدة من مجالات التكنولوجيا المتطورة للقلق. ومع ذلك، تصور عن طريق اللمس، الروبوت التلاعب بشكل حاذق الكائنات المختلفة تفتقر إلى القدرة على يست واحدة. مراجعة قديم، ليأخذك ننظر إلى الوراء في الماضي أدخلت القضية العلمية ذات الصلة:

1) جامعة كورنيل مرنة تصميم يد الروبوت، واستخدام مرنة، الانحناء المرن من الدليل الموجي البصري بمثابة أجهزة الاستشعار، وتمتد القوة التي يمكن فهم وإدراك الأشياء من مختلف الأشكال والمواد. على سبيل المثال، يمكن لمثل هذه اليد الاصطناعية تلمس ثلاثة الطماطم نعومة المتصورة، لتحديد درجة من النضج.

(المصدر: جامعة كورنيل)

2) جامعة هيوستن لتطوير الجلد الاصطناعي، والذي يسمح الذراع الروبوتية على إدراك مختلف الباردة والساخنة، ويمكن أيضا أن تستخدم السلطة مجموعة من التطبيقات الطب البيولوجي.

(المصدر: جامعة هيوستن)

3) جامعة كولومبيا البريطانية اختراع تكلفة استشعار مرنة منخفضة، والضغوط التي تواجهها، مطوية، عازمة القضية، وكشف عن لمسة إصبع وعلى مقربة.

(المصدر: جامعة كولومبيا البريطانية)

4) وضعت جامعة بوردو يسمى "ISOFT" استشعار مرنة لمط. ويمكن أن يكون حقيقيا، "متعدد الأوضاع" الاستشعار عن بعد، على سبيل المثال الاستشعار اتصال دائم وتمتد في اتجاهات مختلفة.

(المصدر: جامعة بوردو)

ابتكار

اليوم، بعد ذلك، سوف نقدم تقنية جديدة تتعلق الروبوتات اللمس القدرة الحسية.

وفي الآونة الأخيرة، طور مهندسو جامعة ستانفورد القفازات التي تحتوي على أجهزة الاستشعار الالكترونية. يوم واحد، وهذه المجسات تعطي مزيدا من البراعة من ناحية الروبوت، ويبدو أن هذا البراعة في البشر ليكون أمرا مفروغا منه.

في مقال نشر في 21 نوفمبر تشرين الثاني في "علوم الروبوتات (علوم الروبوتات)" على ورقة مجلة، تظاهر مهندس كيميائي زينان باو وفريقه هذا الاستشعار. أنه يعمل بشكل جيد بما فيه الكفاية لتكون قادرة على تلمس يد الروبوت التوت حساسة، فضلا عن عقد تنس الطاولة، والاسكواش لا تركز عليها.

تكنولوجيا

وقال باو الإصبع من القفازات استشعار شدة متزامن واتجاه الضغط، من أجل تحقيق كل من البراعة الجسدية أمر لا غنى عنه. يجب أن تستمر الباحثين لتحسين التكنولوجيا للتحكم تلقائيا أجهزة الاستشعار. عندما جعل هذه التكنولوجيا تصبح مثالية، الروبوت سوف تكون قادرة على ارتداء هذه البراعة قفاز لعقد البيض بين الإبهام والسبابة، دون سحق لهم أو السماح لهم التسلل.

هذه قفازات إلكترونية إلى تقليد طريقة طبقات الجلد البشري معا بهذه الطريقة يعطي لنا يد التصور غير عادية.

يمكن لنا ملء الطبقة الخارجية من الجلد مع جهاز استشعار الضغط للكشف عن الحرارة، وغيرها من المحفزات. أصابعنا والنخيل استشعار تعمل باللمس غنية جدا. هذه المجسات هي طبقة فرعية من الجلد، كما يشار إليها باسم "شواك"، جنبا إلى جنب العمل. مايكرو "الجيومورفولوجيا" طبقة العمود الفقري الكاملة من "التلال" و "ديان"، هو وعرة.

هذا الخام مهم جدا. عندما أصابعنا تلمس وجوه، والطبقة الخارجية من الجلد بالقرب من العمود الفقري. سيكون أخف وزنا لمسة يكون بالقرب من "الذروة" أجهزة الاستشعار يشعر. وكلما زاد الضغط سيجبر الطبقة الخارجية من الجلد إلى "وادي" طبقة العمود الفقري، مما اثار تصور اللمس أكثر كثافة.

ومع ذلك، سوى جزء من شدة الضغط وظيفة قياس من الشائكة الطبقة. ويسهم هذا طبقة فرعية أيضا لاتجاه وعرة الضغط كشف أو قص القوة. على سبيل المثال، الضغط على الإصبع إلى الشمال، فإنه سيتم إنشاء إشارة قوية على هذه "التلال" صغيرة المنحدر الجنوبي. هذه القدرة على قوة القص ينظرون، أصبحت المفتاح لمساعدتنا بلطف ولكن بحزم عقد البيض بين الإبهام والسبابة.

من وحي الجلد البشري الجلد الإلكتروني (المصدر: مرجع [2])

بيونيك تصميم الجلد (المصدر: مرجع [2])

قاد مرحلة ما بعد الدكتوراه باحث زائر كليمنتين Boutry وسيد مارك Negre تطوير هذه المجسات الالكترونية، فإنه يقلد مجرد آلية من جسم الإنسان. كل إصبع جهاز استشعار قفاز على الروبوت، ويتألف من ثلاث طبقات من عمل مرنة بالتزامن مع التكوين. أعلى وأسفل طبقات نشطة كهربائيا. يتم وضع الباحثون سطحين على كل جانب شبكة الأسلاك كخط المحاصيل المحلية عن طريق الخط، والصفوف هي عمودي لخلق مجموعة كثيفة من بكسل تصور صغير. كما أنها تسمح للطبقة الأساسية كما وعرة كما في العمود الفقري.

عازل المطاطي وسيطة أعلى ويفصل القطب السفلي بسهولة. ومع ذلك، فإن هذا الفصل هو بالغ الأهمية لأن الأقطاب يمكن أن يكون على مقربة من بعضها البعض دون لمس بعضها البعض لتخزين الطاقة الكهربائية. وعندما ضغط الإصبع الروبوت، والوزن من طبقة أعلى من القطب على مقربة من القاع، والزيادة المقابلة في تخزين الطاقة. الأساسية "التلال" و "ديان" وفرت طريقة لرسم خرائط شدة واتجاه الضغط على نقاط معينة من الشبكة العمودية، هذا الأسلوب هو مثل الكثير من الجلد البشري.

تصنيع الإلكترونية ومظهر الجلد (المصدر: مرجع [2])

مستمرة إشارات بكسل واحدة حصل عليها سمة استجابة الجلد الكترونية استجابة (المصدر: مرجع [2])

تعظيم الاستفادة من الجلد الكترونية (المصدر: مرجع [2])

لاختبار تقنيتهم، وضع الباحثون على أصابع القفازات المطاطية ثلاثة أجهزة الاستشعار، وارتداء القفازات ليد روبوتية. والهدف النهائي هو مضمن استشعار مباشرة في أيدي الروبوت يشبه غطاء من الجلد. في تجربة واحدة، وكانوا على قفاز من الروبوت مبرمجة للمس بلطف التوت، وسوف لا يسبب ضررا. كما أنها برمجة يد الروبوت لجعله التقاط ونقل تنس الطاولة، وليس التضييق عليه. يتم الكشف عنها بواسطة جهاز استشعار باستخدام القوة القص المناسبة لاقتنى وليس رمي الكرة عليه.

التجربة الجلد الإلكترونية المثبتة في يد الروبوت (المصدر: مرجع [2])

قيمة

وقال باو: "هذه التكنولوجيا تسمح لنا للشروع في الطريق، والمستقبل سوف تعطي الروبوت على الوظيفة الإدراكية، وهذا الوعي ليس سوى الجلد البشري".

يمثل باو، عن طريق البرمجة المناسبة، والقفازات لمسة التقليدية البالية الاستشعار يد الروبوت يمكن أن تؤدي المهام المتكررة، مثل التقاط البيض من الحزام الناقل وفي الدرج. هذه التقنية يمكن تطبيقها لا تفعل ذلك بدون اتصال دقيقة الجراحة الروبوتية بمساعدة. ومع ذلك، فإن الهدف النهائي للتنمية هو نسخة مطورة من القفازات باو، وتطبيق تلقائيا على كمية مناسبة من القوة لعقد بأمان الكائن، دون الحاجة إلى البرمجة السابقة.

وقالت: "يمكننا برمجة الروبوت لمس شجرة البرقوق والسيئة أنها لن تكون مزدحمة، ولكن، لمسة وكشف أنه من التوت، ويمكن للروبوت يستلم، لدينا طريق طويل لنقطعه. "

الكلمة

الروبوت، والاستشعار التي تعمل باللمس والالكترونيات الجلد، وأجهزة الاستشعار

المواد المرجعية

[1] https://news.stanford.edu/press-releases/2018/11/21/stanford-developbots-sense-touch؟preview=true

[2]