Већина робота постиже хватање и додиривање помоћу моторизованих средстава, која могу бити претерано гломазна и крута. Група са Универзитета Корнел осмислила је начин да меки робот изнутра осећа околину, на исти начин на који то чине људи.
Група коју води Роберт Схепхерд, доцент за машинство и ваздухопловство и главни истраживач Органиц Роботицс Лаб, је објавио рад који описује како растезљиви оптички таласоводи делују као сензори закривљености, издужења и силе у мекој роботској руци.
Докторанд Хуицхан Зхао је водећи аутор књиге “Оптоелектронски инервисана мека протетска рука преко растезљивих оптичких таласовода”, који је представљен у дебитантском издању Сциенце Роботицс. Лист је објављен 6. децембра; такође су допринели студенти докторских студија Кевин О'Брајен и Шуо Ли, обојица из Схепхердове лабораторије.
„Већина робота данас има сензоре на спољашњој страни тела који детектују ствари са површине“, рекао је Зхао. „Наши сензори су интегрисани у тело, тако да могу да открију силе које се преносе кроз дебљину робота, слично као што ми и сви организми радимо када осећамо бол, на пример.
Оптички таласоводи су у употреби од раних 1970-их за бројне функције сензора, укључујући тактилне, позиционе и акустичне. Израда је првобитно била компликован процес, али је појава меке литографије и 20-Д штампања у последњих 3 година довела до развоја еластомерних сензора који се лако производе и уграђују у меку роботску апликацију.
Схепхердова група је користила процес меке литографије у четири корака да би произвела језгро (кроз које се шири светлост) и облогу (спољна површина таласовода), у којој се такође налазе ЛЕД (диода која емитује светлост) и фотодиода.
Што се протетска рука више деформише, то се више светлости губи кроз језгро. Тај променљиви губитак светлости, како га детектује фотодиода, је оно што омогућава протези да „осети” своју околину.
„Ако се светлост не изгуби када савијамо протезу, не бисмо добили никакву информацију о стању сензора“, рекао је Схепхерд. "Износ губитка зависи од тога како је савијен."
Група је користила своју оптоелектронску протезу за обављање разних задатака, укључујући хватање и сондирање облика и текстуре. Најважније, рука је могла да скенира три парадајза и да одреди, по мекоћи, који је најзрелији.
Зхао је рекао да ова технологија има много потенцијалних употреба осим протеза, укључујући био-инспирисане роботе, које је Схепхерд истраживао заједно са Масон Пецк, ванредни професор машинства и ваздухопловства, за употребу у истраживању свемира.
„Тај пројекат нема сензорну повратну информацију“, рекао је Схепхерд, говорећи о сарадњи са Пецком, „али да имамо сензоре, могли бисмо у реалном времену пратити промену облика током сагоревања [путем водене електролизе] и развити боље секвенце активирања како бисмо направили креће се брже.”
Будући рад на оптичким таласоводима у мекој роботици ће се фокусирати на повећане сензорне способности, делом 3-Д штампањем сложенијих облика сензора, и укључивањем машинског учења као начина одвајања сигнала од повећаног броја сензора. „Тренутно је тешко локализовати одакле долази додир“, рекао је Схепхерд.
Овај рад је подржан грантом Канцеларије за научна истраживања Ваздухопловства и користио се Научна и технолошка установа Цорнелл НаноСцале и Корнел центар за истраживање материјала, а оба су подржана од стране Националне научне фондације.
- Том Флеисцхман, Универзитет Корнел