في السنوات الأخيرة ، حاول العديد من علماء الروبوتات في جميع أنحاء العالم تطوير أنظمة روبوتية يمكنها تكرار حاسة اللمس البشرية بشكل مصطنع. بالإضافة إلى ذلك ، كانوا يحاولون إنشاء أطراف آلية وروبوتات واقعية ومتقدمة بشكل متزايد ، باستخدام مواد ناعمة بدلاً من الهياكل الصلبة.
على الرغم من مزاياها المتعلقة بالنسيج ، فإن الأيدي الآلية المصنوعة من مواد ناعمة غالبًا ما تكون غير قادرة على جمع مجموعة واسعة من المعلومات الحسية. في الواقع ، ثبت أن تكرار الآليات البيولوجية المعقدة التي تسمح للبشر بجمع المعلومات اللمسية حول الأشياء يمثل تحديًا كبيرًا حتى الآن.
طور باحثون في جامعة Beihang في بكين مؤخرًا تقنية استشعار باللمس جديدة يمكن تطبيقها على أصابع روبوتية مصنوعة من مواد ناعمة. هذه الآلية ، التي تم تقديمها ، مستوحاة من الحس العميق ، وهي الآلية البيولوجية التي تسمح للثدييات بإدراك أو إدراك وضع الجسم وحركاته.
قال Chang Cheng ، أحد الباحثين الذين أجروا الدراسة ، لـ TechXplore: "تستند الفكرة وراء بحثنا الأخير إلى إطار عمل الحس العميق الموجود في البشر ، وهو ما يحدد وضع الجسم والحمل على الأوتار / المفاصل لدينا". "فكر في ما إذا كنت تضع عصابة على عينيك وتغطي أذنيك ، فلا يزال بإمكانك الشعور بوضعية يدك ، أو وضع ذراعك ، أو مدى ثقل حقيبة البقالة ؛ تُعرف هذه القدرة باسم استقبال الحس العميق. لقد عملنا على مشروع بحثي لليد الاصطناعية ونبحث عن طرق لمعالجة نقص التغذية الراجعة الحسية في الأيدي الاصطناعية الموجودة ".
في الماضي ، لم يكن باحثو الروبوتات يربطون عادةً بين الحس العميق وحاسة اللمس. في الواقع ، لا تسمح آلية الحس العميق للإنسان بالاستجابات الدقيقة بشكل خاص ، وهذا على الأرجح سبب عدم استخدام البشر لها للتعرف على نسيج الأشياء أو الأسطح.
نظرًا لأن المستشعرات الصناعية أكثر حساسية بكثير من المستقبِلات البشرية ، فإن تطبيقها على الأصابع الروبوتية يمكن أن يساعد الباحثين على جمع ردود أفعال حسية أكثر دقة. يتكون نظام النموذج الأولي الذي أنشأه تشينج وزملاؤه من مشغل خطي أو وتر (أو كابل) أو إجهاد مدخل بطاقة الذاكرة : نعم وإدخال إصبع آلي ناعم في إحدى أوراقهم السابقة.
قال تشنغ: "يربط الوتر الإصبع بالمشغل ويتم تثبيت مستشعر الإجهاد في منتصف الوتر". "عندما يتم دفع المشغل ، فإنه يسحب الوتر ، مما يؤدي إلى ثني / تقويم الإصبع ، ويتغير الضغط على الوتر وفقًا لذلك. عندما يلمس الإصبع أجسامًا مختلفة ، يُخرج المستشعر سلسلة من إشارات الإجهاد التي تميز الأشياء التي تم لمسها ".
في الأساس ، تستخلص التقنية التي ابتكرها الباحثون ميزات من قراءة المستشعر. بعد ذلك ، تستخدم أدوات التعلم الآلي لفك تشفير نسيج وصلابة السطح أو الكائن الذي يلمسه الإصبع الآلي.
قام تشينج وزملاؤه بتقييم أسلوب الاستشعار عن طريق اللمس من خلال إجراء سلسلة من الاختبارات باستخدام نظام النموذج الأولي الذي قاموا بإنشائه. ووجدوا أن أسلوبهم يمكن أن يفك شفرة الملمس والصلابة بمستويات عالية من الدقة (100٪ و 99.7٪ على التوالي).
قال تشينج: "اقترحت معظم الأبحاث الحالية حول تعصب الأصابع الإلكترونية تركيب أجهزة استشعار على سطح الإصبع". "بينما أسفرت هذه الدراسات عن نتائج واعدة ، إلا أنها تتطلب اتصالات دقيقة بين مستشعرات أطراف الأصابع والأشياء ، والتي غالبًا لا يمكن ضمانها في الممارسة العملية. تتمثل الميزة الرئيسية لدراستنا في أن وحدة الاستشعار موجودة على الوتر ، وبالتالي فإن الاتصال من أي مكان في الإصبع سيؤدي إلى إخراج إشارة مميز ، والذي يمكن استخدامه لاستنتاج المعلومات اللمسية. "
تعتمد طريقة الاستشعار اللمسية الجديدة التي قدمها هذا الفريق من الباحثين على دمج أجهزة الاستشعار في وتر آلي ، وهو نهج لم يتم اختباره من قبل ووجدوه واعدًا للغاية. في المستقبل ، يمكن استخدام النظام الذي طوروه لتطوير المزيد من الروبوتات والأيدي الاصطناعية الأكثر تقدمًا التي يمكنها جمع ردود الفعل اللمسية والاستيعابية دون الحاجة إلى اتصال تام أو دقيق بالسطح.
قال تشينج: "نحن نستكشف الآن إمكانيات الكشف عن الانزلاق لهذا النظام". "عندما نتلاعب نحن البشر بالأشياء أو ندركها ، يكون الانزلاق أمرًا لا مفر منه تقريبًا ، وبالتالي فإن اكتشاف الانزلاق والتحكم فيه أمر بالغ الأهمية للتحكم القوي والموثوق. لذلك ، نعتقد أن اكتشاف الانزلاق سيكون ميزة رائعة لإضافتها ، وأظهرت تجاربنا الأولية نتائج واعدة حقًا ".
بالإضافة إلى تطوير نظامهم بشكل أكبر ، يتعاون الباحثون مع مختبر مشهور لتقنية النانو لتطوير جهاز لمس منخفض التكلفة مدخل بطاقة الذاكرة : نعم يمكنه استشعار إشارات القوة / عزم الدوران ويمكن وضعه على أطراف أصابع آلية. لقد قاموا بالفعل بإنشاء بعض النماذج الأولية لهذا الجهاز ويقومون الآن بتقييم أدائه.
