پژوهشگران دانشگاه تورکو فنلاند، نوعی پوست الکترونیکی کشسان و هوشمند توسعه دادهاند که میتواند حس لمس و فشار را به دستهای رباتیک منتقل کند.
به گزارش سرویس رباتیک تکناک، این دستاورد، گامی مهم در مسیر ساخت رباتهای نرم، پروتزهای پیشرفته و سامانههای نوین تعامل انسان و ماشین به حساب میآید. این فناوری جدید با الهام از ساختارهای طبیعی طراحی شده است و میتواند آینده تجهیزات الکترونیکی انعطافپذیر را دگرگون کند.
دانشمندان اعلام کردند که این پوست الکترونیکی از موادی ساخته شده است که علاوه بر کشسان بودن، شفاف، رسانا و تنفسپذیر هستند. این ویژگیها باعث میشود که سامانه جدید نسبت به بسیاری از نمونههای موجود، عملکرد بهتری داشته باشد و در کاربردهای متنوعتری مورد استفاده قرار گیرد.
تیم تحقیقاتی به سرپرستی ویپول شارما، استادیار مهندسی مواد، برای ساخت این فناوری به جای استفاده از مواد سخت و مرسوم، طبیعت را الگوی خود قرار داد. پژوهشگران بررسی کردند که چگونه ساختارهایی مانند برگ درختان میتوانند در عین سبکی، استحکام بالایی داشته باشند. سپس همین الگوها را در مواد مهندسیشده بازسازی کردند تا محصولی مقاوم و انعطافپذیر به دست آید.
شارما درباره این پروژه گفت: «ما به دنبال بازدهی بالا هستیم، اما تنها از مواد سازگار با محیط زیست استفاده میکنیم. مواد الکترونیکی انعطافپذیری توسعه دادهایم که کشسان، تنفسپذیر، رسانا و شفاف هستند و به همین دلیل از بسیاری از نمونههای مشابه، بهتر عمل میکنند.»
پژوهشگران برای آزمایش عملی این فناوری، یک پوست الکترونیکی کشسان ساختند و آن را روی یک دست رباتیک نصب کردند. نتایج نشان داد که حسگرهای فشار تعبیهشده در این پوست، هنگام تماس به سرعت واکنش نشان میدهند و دادههای لمسی را به سامانه ربات منتقل میکنند. به این ترتیب، دست رباتیک میتواند فشار واردشده را تشخیص دهد و نسبت به آن واکنش مناسب نشان دهد.
پژوهشگران بیان کردند که این فناوری در مراحل اولیه قرار دارد، اما میتواند در آینده، تحولی اساسی در ساخت اندامهای مصنوعی ایجاد کند. در صورت توسعه بیشتر، کاربران پروتزهای پیشرفته خواهند توانست احساساتی مانند فشار، دما و حتی رطوبت را تجربه کنند. چنین قابلیتی، اندامهای مصنوعی را بیش از گذشته به عملکرد طبیعی بدن انسان نزدیک خواهد کرد.
یکی دیگر از حوزههای مهم استفاده از این فناوری، رباتیک نرم است. رباتهای نرم به گونهای طراحی میشوند که بتوانند بدون ایجاد خطر با انسانها تعامل کنند و خود را با محیطهای پیچیده سازگار سازند. این رباتها برخلاف ماشینهای سخت و سنتی، ساختار انعطافپذیری دارند و برای استفاده در محیطهای حساس مناسبتر هستند.
کارشناسان معتقد هستند که رباتهای نرم میتوانند در مراکز درمانی وظایف دشوار فیزیکی را بر عهده بگیرند. برای نمونه، این رباتها قادر خواهند بود بیماران را جابهجا کنند یا در فرایند توانبخشی به افراد کمک رسانند. در محیطهای صنعتی نیز این سامانهها میتوانند اجسام حساس و شکننده را بدون آسیبدیدگی منتقل کنند.
انعطافپذیری بالای این رباتها، امکان فعالیت در فضاهای محدود و دشوار را نیز فراهم میکند. به همین دلیل از آنها میتوان در عملیات نجات زیرزمینی، مأموریتهای امدادی در مناطق خطرناک و حتی پروژههای فضایی استفاده کرد.
آناستازیا کوئیویکو، استادیار مهندسی اتوماسیون دانشگاه تورکو گفت: «ما همراه با تیم پژوهشی خود تجهیزاتی نرم ساختهایم که میتوان از آنها برای توانبخشی اندام بیماران استفاده کرد. بسیار مهم است رباتهایی که به بیماران کمک میکنند نرم باشند تا احساس راحتی ایجاد کنند و با ایمنی کامل عمل نمایند.»
همچنین پژوهشگران در تلاش هستند قطعات رایج مبتنی بر سیلیکون را با جایگزینهای سازگار با محیط زیست تعویض کنند. هدف آنها کاهش اثرات زیستمحیطی سامانههای رباتیک بدون افت عملکرد است. رباتهای نرم امروزی میتوانند با منابع مختلفی مانند هوای فشرده، برق، نور یا مایعات، نیرو بگیرند و حرکتهایی مانند خم شدن، انبساط یا جهش انجام دهند.
کوئیویکو بیان کرد: «رباتهای نرم برای وظایف فراوانی مناسب هستند، اما هنوز به صورت گسترده تجاریسازی نشدهاند. یک ربات هوشمند میتواند زمان رسیدن میوهها را تشخیص دهد و آنها را برداشت کند. همچنین این رباتها میتوانند در محیطهای خطرناک برای انسان، مانند نیروگاههای هستهای با سطح بالای تابش، فعالیت کنند.»
این گروه تحقیقاتی همزمان بر توسعه تجهیزات الکترونیکی پایدار با استفاده از زیستتوده حاصل از چوب فنلاندی تمرکز کرده است. هدف، جایگزینی مواد پرمصرف وارداتی با منابع تجدیدپذیر محلی است.
