ابداع پوست الکترونیکی که حس لامسه به ربات ها و اندام های مصنوعی می دهد

 در این مطلب میخواهیم درباره پوست الکترونیکی که دارای یک سیستم سنسور منحصر بفرد است که هزار مرتبه سریع تر از حس لامسه انسان پاسخ می دهد توضیح دهیم. که این سریعترین پاسخی است که برای یک پوست الکترونیکی به آن دستیابی شده است.  در ادامه با ما همراه باشید.

به کمک یک سیستم عصبی مصنوعی که توسط تیمی از محققان در دانشگاه ملی سنگاپور توسعه یافته است؛ ربات ها و اندام های مصنوعی ممکن است بزودی یک حس لامسه معادل و یا حتی بهتر از پوست انسان داشته باشند. این سیستم پوست الکترونیکی جدید دارای پاسخ بسیار سریع و مقاوم در برابر آسیب است و می تواند با هر نوع سنسور لایه ی پوست هماهنگ شود تا به عنوان یک پوست الکترونیکی موثر کار کند. گزارش این ابداع ،که توسط استادیار بنجامین تی و تیمش در دپارتمان علم مواد و مهندسی به آن دستیابی شده است، برای اولین بار در ژورنال علوم اندام های مصنوعی ” علوم رباتیک” مطرح شد.

سریعتر از سیستم عصبی لامسه انسان:

 انسان از حس لامسه تقریبا برای انجام اکثر کارهای روزمره نظیر برداشتن یک فنجان قهوه یا دست دادن استفاده می کند. بدون وجود حس لامسه ما حتی ممکن است حس تعادل خود را حین راه رفتن از دست بدهیم. بطور مشابه ربات ها نیز نیاز به داشتن یک حس لامسه دارند تا بتوانند بهتر با انسانها ارتباط برقرار کنند. “اما امروزه رباتها همچنان نمی توانند اجسام را به خوبی حس کنند” این را استادیار تی توضیح می دهد که روی تکنولوژی پوست الکترونیکی بیشتر از یک دهه کار کرده است و امیدوار است که بتواند برای ربات ها و اندام های مصنوعی یک حس لامسه ی بهتر ایجاد کند. با الهام از سیستم عصبی انسان تیم بنجامین یک سال ونیم وقت صرف کرد تا یک سیستم سنسوری توسعه دهد که بتواند عملکرد بهتری داشته باشد. اگرچه این سیستم عصبی الکترونیکی طراحی شده همانند سیستم عصبی انسان می تواند سیگنال ها را تشخیص دهد، اما از یک شبکه از سنسورها تشکیل شده است که از طریق یک رسانای الکتریکی به هم متصل شده اند و با مجموعه ی عصبی در پوست انسان متفاوت است.

سیستم سیم کشی بهم پیوسته:

 همچنین این پوست الکترونیکی کدبندی شده بر خلاف پوست های الکترونیکی که سیستم سیم کشی به هم پیوسته دارند و می تواند آن ها را در برابر آسیب ها ضعیف کند و توسعه ی آنها سخت است متفاوت می باشد. استادیار بنجامین تی همچنین می گوید ” سیستم عصبی سنسوری انسان بسیار کارآمد است به عنوان مثال زمانی که ما از یک بریدگی رنج می بریم همچنان حس لامسه ی ما به خوبی کار می کند و همیشه آنقدر دقیق است که ما به آن اطمینان کامل داریم همچنین در برابر آسیب ها مقاوم است. اگر ما بتوانیم از سیستم بیولوژیکی خودمان تقلدید کنیم و آن را بهبود ببخشیم، می توانیم پیشرفتی شگرف در زمینه ی رباتیک داشته باشیم.”

پوست الکترونیکی کدبندی شده می تواند حس لامسه را 1000 مرتبه سریعتر از سیستم عصبی سنسوری انسان تشخیص دهد؛ بطور مثال می تواند بین تماس فیزیکی بین سنسورهای مختلف در کمتر از 60 نانو ثانیه تفاوت قائل شود که این سریعترین زمانی است که تاکنون تکنولوژی پوست الکترونیکی توانسته به آن دست پیدا کند در حالیکه تعداد زیادی سنسور دارد.

10 برابر سریعتر از سرعت پلک زدن چشم انسان:

پوست الکترونیکی کدبندی شده می تواند بصورت دقیق در کمتر از 10 میلی ثانیه یعنی 10 برابر سریعتر از سرعت پلک زدن انسان، شکل ، بافت و سختی جسم را تشخیص دهد. این سیستم همچنین می تواند به نحوی طراحی شود که دارای مقاومت بالایی در برابر آسیب های فیزیکی باشد و این یک مشخصه ی مهم برای پوست های الکترونیکی است زیرا مرتبا در تماس فیزیکی با محیط است. برخلاف سیستم های فعلی، همه ی سنسورها در این پوست الکترونیکی کد بندی شده می توانند به یک رسانای الکتریکی معمولی متصل شوند و هرکدام از سنسورها بصورت جداگانه کار کنند. این نکته به پوست الکترونیکی این قابلیت را می دهد که تا زمانی که یک اتصال بین سنسور و رسانا وجود دارد دچار کمترین آسیب شده و همچنان بکار خود ادامه می دهد.

پوست الکترونیکی هوشمند برای ربات ها و اندام های مصنوعی:

سیستم سیم کشی ساده و پاسخ دهی عالی آن حتی با افزایش تعداد سنسورها، مشخصات کلیدی هستند که استفاده از آن را در ربات ها، اندام های مصنوعی و رابط های انسان و ماشین تسهیل می کند. قابلیت کار کردن پوست الکترونیکی در مقیاس بزرگ نکته ای مهم است زیرا اکثر ربات ها و اندام های مصنوعی معمولا دارای سطح تماس بزرگی هستند. این سیستم همچنین می تواند با لایه های سنسوری متفاوت هماهنگ شود، مثلا سنسورهای دما و رطوبت تا عملکرد همه جانبه ای از خود نشان دهد.

پوست الکترونیکی که می تواند خود را تعمیر کند:

با هماهنگ کردن پوست الکترونیکی کدبندی شده با لایه های پوستی شفاف، خود ترمیم و مقاوم در برابر آب، توسط استادیار بنجامین تی و همکارانش، اکنون این پوست می تواند همانند پوست انسان خود را بعد از آسیب ترمیم کند. این نوع پوست الکترونیکی می تواند برای توسعه ی اندام های مصنوعی استفاده شود تا به بیماران کمک کند بتوانند مجددا حس لامسه داشته باشند. سایر پتانسیل های استفاده از این پوست الکترونیکی، شامل استفاده از آنها برای ساخت ربات های توان بخش و یا مثلا اپراتوری بسته بندی در یک انبار می باشد. در مرحله بعدی از این تحقیق، بنجامین و تیمش قصد دارند از این سیستم روی ربات های پیشرفته و اندام های مصنوعی بیشتر استفاده کنند.