حسگر پوستی گرم ربات‌ها را قادر می‌سازد با لمس کردن اجسام را شناسایی کنند

پژوهشگران مؤسسه فناوری جورجیا حسگر پوستی مبتنی بر پارچه و متشکل از حسگرهای نیرو و حرارتی ساخته‌اند که ربات‌ها را قادر می‌سازد با لمس کردن اجسام را شناسایی کنند.

ربات‌های دارای حسگر پوستی گرم می‌توانند با لمس کردن اجسام را شناسایی کنند

پوست گرم به ربات‌ها کمک می‌کند تا تشخیص دهند اجسام از چه چیزی ساخته شده‌اند

معمولاً اگر ربات هنگام لمس کردن گرم باشد، این نشانه‌ی نقص در سامانه خنک کننده آن است. ربات‌ها قرار نیست گرم باشند همیشه فرض شده که آنها سخت و سرد هستند یا دست کم دمای محیط را دارند. حرارت تقریباً همیشه یک فرآورده جانبی است که باید تمهیداتی برای برخورد با آن در نظر گرفته شود. انسان و بسیاری دیگر از حیوانات (غیر از خزندگان) مقدار زیادی انرژی صرف رسیدن به دمای محیط می‌کنند. زمانی که این نتیجه بدست آمد و گرم شدند، این گرم شدن مزایای جانبی بسیاری دارد از جمله توانایی جمع‌آوری اطلاعات مفید در مورد اجسامی که لمس می‌کنند. در حال حاضر ربات‌ها نیز دارای این قابلیت هستند.

بسیاری از حسگرهای لمسی استفاده شده توسط ربات‌ها تشخیص دهنده نیرو هستند. این حسگرها می‌توانند مشخص کنند که یک سطح چقدر سخت است و گاهی اوقات چه نوع بافتی دارد. همچنین می‌توان با افزودن برخی از حسگرهای دما تعیین کرد که سطح گرم است یا سرد. با این حال بیشتر اوقات اشیایی که پیرامون ما یافت می‌شوند، نه گرم هستند و نه سرد، آنها دمای محیط را دارند.

«پژوهشگران مؤسسه فناوری جورجیا برای ساخت حسگر پوستی لمسی ربات از‌ «taxels» استفاده می‌کنند که از لایه‌های پیزوالکتریک، دماسنج و یک نوار گرمایش ساخته شده است. آنها معتقدند که ترکیبی از حسگرهای نیرو و حسگرهای حرارتی به طور قابل توجهی بهتر از حسگر نیرو به تنهایی کار می‌کند»

هنگامی که ما انسان‌ها جسمی را در دمای محیط لمس می‌کنیم اغلب آنها را کمی گرمتر یا سردتر از چیزی که واقعاً هستند تجربه می‌کنیم. دو دلیل برای این امر وجود دارد: دلیل اول این است که ما اختلاف درجه حرارت بین پوست و اجسام را درک می‌کنیم. دلیل دوم این است که ما می‌توانیم احساس کنیم که جسم چقدر از گرمای ما را جذب می‌کند. به عبارت دیگر ما اندازه‌گیری می‌کنیم که جسم با چه سرعتی گرما را از ما جذب می‌کند و حتی بیشتر از آن، ما هدایت حرارتی آن جسم را اندازه‌گیری می‌کنیم. امتحان کنید: اجسام فلزی را همیشه سردتر از اجسام پارچه‌ای یا چوبی احساس می‌کنیم حتی اگر هر دو درجه حرارت یکسانی داشته باشند؛ چرا که فلزات رسانای حرارتی هستند و با سرعت بیشتری گرما را جذب می‌کنند. در نتیجه ما توانایی جمع آوری اطلاعات اضافی درباره موادی که لمس می‌کنیم را داریم چرا که انگشتان ما گرم هستند.

Joshua Wade، Tapomayukh Bhattacharjee و پروفسور Charlie Kemp از مؤسسه فناوری جورجیا ماه گذشته در کارگاه IROS یک مقاله ارائه دادند و نوع جدیدی از پوست رباتیک که شامل حرارت فعال است را معرفی کردند. هنگامی که گرمای فعال را با حسگرهای نیرو ترکیب کنیم، نتیجه یک حسگر لمسی چند وجهی است که می‌تواند اشیا را طبقه‌بندی کند.

ربات‌های دارای حسگر پوستی گرم می‌توانند با لمس کردن اجسام را شناسایی کنند

حسگر پوستی لمسی و مبتنی بر پارچه مؤسسه فناوری جورجیا

پس ترکیبی از حسگرهای نیرو و حسگرهای حرارتی فعال بهتر از حسگر نیرو به تنهایی کار می‌کند. بافت این پوست مصنوعی از مجموعه‌ای از «taxels» ساخته شده که هر کدام شامل یک بافت مقاومتی قرار گرفته بین دو لایه بافت رسانا و دو دماسنج منفعل و دو دماسنج فعال در بالای نوار فیبر کربنی مقاوم گرما است. با استفاده از این روش‌ها پژوهشگران قادرند با لمس کردن همراه با فشار دادن، تا بیش از ۹۶ درصد از مواقع چوب و آلومینیوم را شناسایی کنند و با لمس لغزشی ۸۴ درصد از مواقع طبقه‌بندی را صحیح انجام دادند.

لازم به ذکر است که این نخستین حسگر فعال حرارتی نیست. حسگر BioTac از SynTouch نیز دارای یک گرم کننده است و تنها در نوک انگشتان ربات قرار می‌گیرد. درحالی که پوست لمسی مبتنی بر پارچه مؤسسه فناوری جورجیا در کل دست قرار می‌گیرد.

TAPO Bhattacharjee به ما گفت که کاربردهای بالقوه بسیار گوناگونی برای یک حسگر شبیه به این وجود دارد. «یک ربات می‌تواند از این حسگر پوستی برای کار در محیط‌های به هم ریخته و یا انسانی استفاده کند. دانستن خواص اشیایی که ربات لمس می‌کند، می‌تواند در ابداع راهبرد‌های هوشمند کمک کند. به عنوان مثال یک ربات می‌تواند به یک شی نرم بیش از یک جسم سخت فشار وارد کند یا اگر ربات بداند چیزی که لمس کرده یک انسان است برای وارد کردن نیرو محافظه کارانه‌تر عمل می‌کند».

«حسگرهای نیرو و گرما به همراه پوست مبتنی بر پارچه، نوشته Joshua Wade، Tapomayukh Bhattacharjee، و Charlie Kemp از مؤسسه فناوری جورجیا، ارائه شده در  Workshop on Multimodal Sensor-Based Robot Control for HRI and Soft Manipulation at IROS 2016  در سئول کره جنوبی»


در زمینه پوست مصنوعی بیشتر بخوانید:

>>پوست مصنوعی گامی رو به جلو برای افزایش کارایی دست‌های مصنوعی

>> اندامهای مصنوعی می‌توانند با پوست مصنوعی حس را به شما بازگردانند


منبع: spectrum.ieee

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *