ابداع رباتی با توانایی تشخیص انواع پارچه

دانشمندان چینی یک سیستم حسی رباتیک را توسعه داده اند که میتواند بافت ۲۰ نوع پارچه مختلف را با میانگین دقت ۹۸.۶ درصد شناسایی کند

انسان ها می توانند یک شیء را با کشیدن انگشت خود روی سطح آن و احساس فشار ساکن و ارتعاشات با فرکانس بالا تشخیص دهند. این در حالیست که روش های قبلی توسعه حسگرهای لمسی مصنوعی برای درک ورودی های فیزیکی مانند فشار در ظرفیت آن ها برای تشخیص اقلام دنیای واقعی پس از لمس محدود شده اند یا به چندین حسگر نیاز داشته اند.

اکنون پژوهشگران یک سیستم حسی مصنوعی را ساخته اند که میتواند بافت های 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 مهارت های حس لامسه ظریف ربات ها و پروتزهای اندام انسان هموار کند و همچنین می تواند در واقعیت مجازی استفاده شود.

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

یک حسگر در حالیکه با ویژگی های سطحی کوچک تا چند میکرون تعامل دارد، باید حساسیت فوق العاده بالایی داشته باشد تا به محرک های ضعیف واکنش نشان دهد و همچنین توانایی پاسخ سریع برای حسگر لازم است تا ویژگی های سطح را شناسایی کند یا به گفته تیم، فرکانس های بالا و ارتعاشات کوچک را تشخیص دهد.

تلاش های پیشین روی حسگر نوک انگشتان برای ایجاد تعادل بین دو ویژگی در یک حسگر صورت گرفته بود. اکنون در این مطالعه آمده است:سیستم های حسی مصنوعی اغلب از دو حسگر( به همراه دو مدار که انواع سیگنال های مختلف را جمع آوری و پردازش می کنند) استفاده می کنند؛ یکی برای تشخیص فشار ساکن و دیگری برای تشخیص ارتعاش.

گو و همکارانش یک حسگر انعطاف پذیر را ابداع کرده اند که ویژگی های اثر انگشت انسان را تقلید می کند و به سیستم اجازه می دهد تا جزئیات میکروسکوپی روی بافت ها 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 بی درنگ را بر اساس یک حسگر منعطف ارائه می کند و وضوح مکانی- زمانی را بعنوان معیاری برای تعیین ظرفیت این سیستم حسی برای تشخیص بافت فراهم می کند.

این حسگر از لایه های دوگانه الکتریکی قابل تنظیم (EDL) با جداسازی بار در مقیاس نانو برای سیگنال های خازنی استفاده می کند که منجر به حساسیت فوق العاده تا ۵۱۹ کیلو پاسکال و وضوح فضایی بالا می شود.

علاوه بر این، ماده یونی با ویسکوزیته پایین و طراحی ریزساختاری، این حسگر را قادر می کند 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، آنرا قادر می کند تا ویژگی های سطح میکروسکوپی را تشخیص دهد. تیم پژوهشی توضیح می دهد که چگونه میتوان از این سیستم حسی بی درنگ برای طبقه بندی ۲۰ نوع پارچه مختلف با دقت شناسایی متوسط ۹۸.۶ درصد استفاده کرد و چگونه می توان این یافته ها را در یک رابط بصری به نمایش درآورد.

پیش بینی می شود که چنین سیستمی فناوری های حسگر رباتیک و مصنوعی را تقویت کند و می تواند برای بهبود حسی بیمارانی که از پروتز، واقعیت مجازی مبتنی بر لمس و لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده می کنند، ارزشمند باشد.

جزئیات این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.