فناوری چگونه به ربات‌ها حس لامسه می‌دهد؟

میثم لطفی | شاید شما هم به‌تازگی اخباری را در مورد «پوست الکترونیکی منعطف» شنیده باشید که به روبات‌ها یا اعضای مصنوعی بدن انسان کمک می‌کند که چیزی شبیه به حس لامسه را تجربه کنند. هم‌اکنون دانشمندان دانشگاه تگزاس یک گام جلوتر رفته‌اند و بر اساس آخرین گزارش منتشر شده در روزنامه نیویورک تایمز گفته می‌شود پوست الکترونیکی هوشمندی ساخته شده است که بیشتر از انسان می‌تواند قوه لامسه را درک کند و این حس در آن باکیفیت‌تر از انسان تجربه می‌شود.

محققان دانشگاه تگزاس می‌گویند پوست الکترونیکی که به‌صورت آزمایشگاهی تولید کرده‌اند می‌تواند حس لامسه را دقیق‌تر و باکیفیت‌تر از قوه لامسه در بدن انسان درک کند و محصول یاد شده که حق امتیاز مربوط به آن به‌تازگی ثبت شده است شرایط ساخت پوست هوشمندی را فراهم می‌کند که به روبات‌ها امکان می‌دهد به کمک میلیون‌ها فیبر بسیار کوچک در محیط پیرامون خود اطلاعات لازم را دریافت کنند و در نهایت با تحلیل آن‌ها حس لامسه را هم به دست آورند.

یک پوست هوشمند
پوست هوشمندی که هم‌اکنون در دانشگاه تگزاس ساخته شده است حسگر‌های در مقیاس نانو را شامل می‌شود که از اکسید روی ساخته شده‌اند. آن‌ها از قطر موی انسان هم کوچک‌تر هستند و در حالی که قطر هر تار موی انسان حدود ۴۰ میکرون محاسبه می‌شود، اندازه هر کدام از این حسگر‌ها ۰.۲ میکرون برآورد شده است.

هنگامی که یک شئ بیرونی با این حسگر‌ها برخورد می‌کند، دمای آن‌ها عوض می‌شود و این تغییر می‌تواند در سطوح مختلف حسگر متفاوت باشد. نانوسیم‌های بسیار کوچک که حسگر‌های مذکور را شکل داده‌اند با روکش هوشمند پوشانده شده‌اند و همین روکش آن‌ها را در مقابل آسیب‌های احتمالی، مواد شیمیایی، دمای بالا، رطوبت و شوک مقاوم می‌کند؛ بنابراین آن‌ها می‌توانند در شرایط محیطی دشوار هم مورد استفاده قرار گیرند.

نانوسیم‌ها با روکش مقاوم به دقت در کنار هم پیچیده شده‌اند تا یک ورقه بزرگ از آن‌ها ساخته شود و این ورقه در قالب پوست هوشمند روی اعضای مصنوعی بدن انسان یا بدن روبات مورد استفاده قرار گیرد. با این توضیحات، روبات‌هایی که هم‌اکنون مورد استفاده قرار می‌گیرند بزودی می‌توانند از حس لامسه هم برخوردار شوند و در مقابل لمس محیط پیرامون خود عکس‌العمل مناسب نشان دهند.

اگرچه تصور روبات‌های جدید مجهز به پوست هوشمند جالب به نظر می‌رسد، ولی پوستی که هم‌اکنون از آن صحبت می‌کنیم در مرحله کنونی شبیه به یک ورق پلاستیکی است که میلیون‌ها حسگر به آن متصل شده است. از این سیستم با نام «پوست هوشمند مودار» هم یاد می‌کنند. این مو‌های بسیار کوچک در اصل دانه‌های حسگر‌ها هستند که هر کدام از آن‌ها چیزی شبیه به حس لامسه در بدن انسان را فراهم می‌آورند و البته اندازه آن‌ها به قدری کوچک است که فقط زیر میکروسکوپ قابل مشاهده هستند.

محققان امریکایی توضیحات مربوط به پوست هوشمند را در یک مقاله علمی در آخرین شماره از «نشریه حسگر‌های IEEE» منتشر کردند و توانستند حق امتیاز مربوط به اختراع جدید خود را به ثبت برسانند تا در آینده نزدیک امکان تولید انبوه آن فراهم شود.

حس لامسه مصنوعی
«زینپ سلیک-بوتلر» مدیر این گروه تحقیقاتی توضیح داد حسگر‌هایی که به‌صورت ورقه‌ای در دانشگاه تگزاس ساخته شده‌اند انرژی مورد نیاز را بدون هرگونه منبع خارجی تأمین می‌کنند بنابراین برای استفاده از این حسگر‌ها به هیچ گونه سیم یا سیگنال بیرونی احتیاج نیست تا آن‌ها را شارژ کنیم. این حسگر‌ها مبتنی بر فناوری پیزوالکتریک ساخته شده‌اند که به عبارت ساده‌تر می‌توان گفت: آن‌ها مبتنی بر استرس‌های مکانیکی می‌توانند شارژ الکتریکی مورد نیاز خود را تأمین کنند و انرژی مورد نیاز را به دست آورند.

او توضیح داد: فشار‌های وارد شده به این حسگر‌ها باعث می‌شود انرژی مورد نیاز آن‌ها تأمین شود. آن‌ها همچنین به طور کامل به سطح زیرین خود متصل می‌شوند بنابراین چه در عضو مصنوعی بدن یا روی سطح روبات به‌کار گرفته شوند، مانند پوست روی عضو مربوطه ثابت می‌شوند. در این زمینه هیچ گونه محدودیت به این اندازه وجود ندارد و می‌توان این حسگر‌های منعطف را در هر اندازه و به هر شکل تولید کرد.

گفتنی است این فناوری در مقایسه با دیگر پوست‌های هوشمند که تاکنون ساخته شده است مزایای فراوانی را شامل می‌شود که از مهم‌ترین مزایای آن می‌توان به حساسیت بالاتر و انعطاف بیشتر برای استفاده در نقاط مختلف بدن یاد کرد.

این پوست هوشمند هم‌اکنون در شرایط آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گرفته است و برای آنکه اکسید روی بخوبی عمل کند، دانشمندان یک اتاق استرلیزه را آماده کرده‌اند تا نانوسیم‌ها بدرستی پاسخ دهند. با وجود این سلیک-بوتلر می‌گوید اتاق‌های پاک هم‌اکنون در تمام کارخانه‌های تولید سیستم‌های نیمه‌رسانا موجود هستند و همچنین می‌توان از اتاق‌های پاک سیار استفاده کرد تا امکان تولید انبوه این فناوری فراهم شود.

اگر قرار باشد این محصول در نسل جدید روبات‌ها مورد استفاده قرار گیرد، پوست هوشمند این امکان را فراهم می‌کند تا در آینده نه چندان دور روبات‌های آهنی بتوانند حس لامسه را به‌صورت مصنوعی درک کنند. این سیستم هوشمند همچنین می‌تواند برای ساخت لباس‌های هوشمند از جمله یونیفرم‌های حساس به مواد شیمیایی سمی مورد استفاده قرار گیرد یا اینکه مراکز مختلف بتوانند به کمک آن لباس‌های حساس به اثر انگشت فرد را تولید کنند و از این طریق اطلاعات شخصی فرد را داخل لباس او ذخیره کنند.

سلیک-بوتلر در کنفرانس مطبوعاتی که روز گذشته در این زمینه برگزارش شد توضیح داد: این حسگر‌ها بسیار حساس هستند و با انگشت می‌توان آن‌ها را لمس کرد، فناوری به کار رفته در این حسگر‌ها می‌تواند براحتی تشخیص دهد که یک فرد آن را لمس کرده است.

تصور کنید در آینده نه چندان دور یک فرد بتواند با استفاده از دست مصنوعی خود گرمای بدن اطرافیان را حس کند یا روبات‌های هوشمند جدید بتوانند مبتنی بر حس لامسه در کنار ما زندگی کنند. این اتفاق می‌تواند یکی از بزرگ‌ترین اختراعات قرن حاضر باشد تا انسان وجهه جدیدی از فناوری‌های هوشمند را در زندگی روزمره خود ببیند.

دانشمندان پیش‌بینی کردند طولی نمی‌کشد که پوست‌های هوشمند جای خود را بین دستگاه‌های پزشکی، اعضای مصنوعی بدن، روبات‌ها، به‌عنوان یک برچسب روی پروتز‌ها یا... باز کنند. با این توضیحات در جنگ‌های نظامی آینده اگر پوست بدن یک سرباز آسیب ببیند، بدون عمل جراحی می‌توان از این حسگر استفاده کرد تا او بار دیگر حس لامسه را تجربه کند یا در مقابل، کارگر کارگاه‌های تولیدکننده مواد شیمیایی خطرناک می‌تواند با استفاده از همین پوست هوشمند جلوی بروز هرگونه آسیب احتمالی را بگیرد.

منبع: روزنامه ایران