बहुतेक रोबोट्स मोटार चालवलेल्या माध्यमांद्वारे आकलन आणि स्पर्शासंबंधी संवेदना प्राप्त करतात, जे जास्त अवजड आणि कठोर असू शकतात. कॉर्नेल युनिव्हर्सिटीच्या एका गटाने मऊ रोबोटला त्याच्या सभोवतालचा परिसर अनुभवण्यासाठी एक मार्ग तयार केला आहे, ज्याप्रमाणे मानव करतात.
मेकॅनिकल आणि एरोस्पेस अभियांत्रिकीचे सहाय्यक प्राध्यापक आणि मुख्य अन्वेषक रॉबर्ट शेफर्ड यांच्या नेतृत्वाखालील गट सेंद्रिय रोबोटिक्स लॅब, मऊ रोबोटिक हातात वक्रता, वाढवणे आणि फोर्स सेन्सर म्हणून स्ट्रेचेबल ऑप्टिकल वेव्हगाइड्स कसे कार्य करतात याचे वर्णन करणारा एक पेपर प्रकाशित केला आहे.
डॉक्टरेट विद्यार्थी हुइचन झाओ हे "चे प्रमुख लेखक आहेत.स्ट्रेचेबल ऑप्टिकल वेव्हगाइड्सद्वारे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिकली इनर्व्हेटेड सॉफ्ट प्रोस्थेटिक हात,” जे सायन्स रोबोटिक्सच्या पहिल्या आवृत्तीमध्ये वैशिष्ट्यीकृत आहे. 6 डिसेंबर रोजी पेपर प्रकाशित झाला; शेफर्डच्या दोन्ही लॅबचे डॉक्टरेट विद्यार्थी केविन ओब्रायन आणि शुओ ली यांनीही योगदान दिले.
"आज बहुतेक रोबोट्समध्ये शरीराच्या बाहेरील बाजूस सेन्सर असतात जे पृष्ठभागावरील गोष्टी शोधतात," झाओ म्हणाले. "आमचे सेन्सर शरीरात समाकलित केलेले आहेत, त्यामुळे ते रोबोटच्या जाडीतून प्रसारित होणारी शक्ती शोधू शकतात, जसे की आपण आणि सर्व जीव जेव्हा आपल्याला वेदना होतात तेव्हा करतात."
1970 च्या दशकाच्या सुरुवातीपासून स्पर्श, स्थिती आणि ध्वनिक कार्यांसह असंख्य संवेदन कार्यांसाठी ऑप्टिकल वेव्हगाइड्स वापरात आहेत. फॅब्रिकेशन ही मुळात एक क्लिष्ट प्रक्रिया होती, परंतु सॉफ्ट लिथोग्राफी आणि 20-डी प्रिंटिंगच्या गेल्या 3 वर्षांच्या आगमनामुळे इलास्टोमेरिक सेन्सर्सचा विकास झाला आहे जे सहजपणे तयार केले जातात आणि सॉफ्ट रोबोटिक ऍप्लिकेशनमध्ये समाविष्ट केले जातात.
शेफर्डच्या गटाने कोर (ज्याद्वारे प्रकाशाचा प्रसार होतो) आणि क्लॅडिंग (वेव्हगाइडचा बाह्य पृष्ठभाग) तयार करण्यासाठी चार-चरण सॉफ्ट लिथोग्राफी प्रक्रिया वापरली, ज्यामध्ये LED (प्रकाश-उत्सर्जक डायोड) आणि फोटोडायोड देखील आहेत.
कृत्रिम हात जितका अधिक विकृत होईल तितका जास्त प्रकाश गाभ्यामधून जातो. फोटोडायोडद्वारे शोधल्याप्रमाणे प्रकाशाची ती परिवर्तनीय हानी, कृत्रिम अवयवांना त्याच्या सभोवतालची "जाणू" देते.
"आम्ही प्रोस्थेसिस वाकवताना प्रकाश गमावला नाही तर सेन्सरच्या स्थितीबद्दल आम्हाला कोणतीही माहिती मिळणार नाही," शेफर्ड म्हणाले. "तोट्याचे प्रमाण ते कसे वाकले आहे यावर अवलंबून असते."
गटाने त्याचे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रोस्थेसिस विविध कार्ये करण्यासाठी वापरले, ज्यात आकार आणि पोत दोन्हीचे आकलन आणि तपासणी समाविष्ट आहे. विशेष म्हणजे, हाताने तीन टोमॅटो स्कॅन केले आणि मऊपणाद्वारे निर्धारित केले, जे सर्वात पिकलेले होते.
झाओ म्हणाले की या तंत्रज्ञानामध्ये कृत्रिम अवयवांच्या पलीकडे अनेक संभाव्य उपयोग आहेत, ज्यात बायो-प्रेरित रोबोटचा समावेश आहे, ज्याचा शेफर्डने शोध घेतला आहे. मेसन पेक, मेकॅनिकल आणि एरोस्पेस अभियांत्रिकीचे सहयोगी प्राध्यापक, अंतराळ संशोधनात वापरण्यासाठी.
शेफर्ड म्हणाले, “त्या प्रकल्पाला कोणताही संवेदी अभिप्राय नाही,” पेकच्या सहकार्याचा संदर्भ देत, “परंतु आमच्याकडे सेन्सर असल्यास, आम्ही दहन दरम्यान आकार बदलण्याचे वास्तविक वेळेत निरीक्षण करू शकतो [पाणी इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे] आणि अधिक चांगले क्रियाशीलता क्रम विकसित करू शकू. ते अधिक वेगाने फिरते."
सॉफ्ट रोबोटिक्समधील ऑप्टिकल वेव्हगाइड्सवरील भविष्यातील कार्य संवेदी क्षमता वाढविण्यावर लक्ष केंद्रित करेल, अंशतः 3-डी प्रिंटिंग अधिक जटिल सेन्सर आकार, आणि सेन्सर्सच्या वाढीव संख्येवरून सिग्नल डीकपलिंग करण्याचा एक मार्ग म्हणून मशीन लर्निंगचा समावेश करून. "आत्ता," शेफर्ड म्हणाला, "स्पर्श कुठून येत आहे हे सांगणे कठीण आहे."
हे काम वैज्ञानिक संशोधनाच्या हवाई दल कार्यालयाकडून अनुदानाद्वारे समर्थित होते आणि त्याचा वापर केला गेला कॉर्नेल नॅनोस्केल विज्ञान आणि तंत्रज्ञान सुविधा आणि ते कॉर्नेल सेंटर फॉर मटेरियल रिसर्च, जे दोन्ही नॅशनल सायन्स फाउंडेशन द्वारे समर्थित आहेत.
- टॉम फ्लीशमन, कॉर्नेल विद्यापीठ