پژوهشگران با الهام از چشم انسان یک لنز نرم رباتیک ساختند که بدون قطعات حجیم می‌تواند فوکوس را سریع و دقیق تنظیم کند.
به گزارش سرویس رباتیک تکناک، دوربین‌های آنالوگ از نظر کارایی حتی به گرد پای چشم انسان هم نمی‌رسند. هرکس یک دوربین SLR در دست گرفته باشد، وزن سنگین و دردسر تنظیم فوکوس آن را به‌خوبی می‌شناسد. هرچند دوربین‌های دیجیتال SLR سرعت بیشتری دارند، اما باز هم قادر نیستند مانند چشم انسان چنین تنظیمی انجام دهند، که هر ساعت هزاران بار فوکوس را بی‌درنگ و ظریف جابه‌جا می‌کند. لنزهای دوربین، ساختاری سخت و حجیم دارند و برای فوکوس باید فیزیکی به جلو و عقب رانده شوند؛ اما چشم ما با کوچک‌ترین تغییر، تمرکز را نرم و سریع بازتنظیم می‌کند.
طبیعت برای ما چشم‌هایی نرم، کوچک و انعطاف‌پذیر طراحی کرده است که می‌توانند در یک لحظه از تماشای تار عنکبوت به نور خیره‌کننده خورشید در افق تغییر فوکوس دهند. اما ربات‌ها تا امروز چنین توانایی نداشته‌اند. همین خلا الهام‌بخش دو پژوهشگر جورجیا تک، کری ژنگ و شو جیا شد تا لنزی تازه برای ربات‌ها بسازند. یک لنز نرم هیدروژلی حساس به نور با نام PHySL، فناوری که آنها در مقاله‌ای با عنوان «لنز نرم رباتیک حساس به نور» در مجله Science Robotics شرح داده‌اند.
این لنز که بر اساس عملکرد عضلات مژگانی چشم انسان طراحی شده است، ساختارهای سخت و شکننده لنزهای مرسوم را کنار می‌زند و جای آن را به پلیمرهای هیدروژلی نرم و آب‌پایه می‌دهد؛ موادی که مانند عضله منقبض و منبسط می‌شوند. لنز PHySL مثل چشم انسان برای تغییر فاصله کانونی جلو و عقب نمی‌رود، بلکه با فشرده و کشیده شدن، فوکوس را تنظیم می‌کند و به ربات‌ها دیدی طبیعی‌تر، سریع‌تر و انعطاف‌پذیرتر می‌بخشد.
برای مطالعه بیشتر: ساخت دست مصنوعی هوشمند با قابلیت لامسه
فناوری لنز نرم رباتیک
لنز PHySL برای تغییر فوکوس به هیچ سیگنال الکترونیکی نیاز ندارد و به نور واکنش نشان می‌دهد؛ به این معنا که تنها با تاباندن نور بر بخش‌های مختلف لنز می‌توان فوکوس را با دقت بالا کنترل کرد. چنان که ژنگ و جیا در مقاله خود توضیح می‌دهند، این لنز با «بهره‌گیری از عملگر هیدروژلی پویایی که به صورت خودکار انرژی نوری را جذب می‌کند»، امکان «تنظیم گسترده فاصله کانونی را تنها با کنترل نوری» فراهم می‌آورد.
حذف مواد سخت و شکننده از این سیستم، انعطاف‌پذیری، دوام و ایمنی بسیار بیشتری می‌آورد؛ مزیتی حیاتی در کاربردهایی که دستگاه با بافت زنده تماس پیدا می‌کند. ربات‌های فلزی در دنیای انیمیشن‌ها شاید با چشم‌های شیشه‌ای مشکلی نداشته باشند، اما نسل تازه‌ای از ماشین‌های خودمختار (ربات‌های نرم) و بسیاری از ابزارهای پزشکی باید در محیط طبیعی یا درون بدن، عملکردی داشته باشند که آسیبی ایجاد نکند.
حتما بخوانید: ربات عروس دریایی چین به چشم‌های اطلاعاتی تبدیل می شود + ویدیو
بیشتر بخوانید: این دوربین رباتیک با تقلید از چشم انسان کار می‌کند
این لنز نرم رباتیک سازه‌ای کم‌مصرف و خودکار است که برای آندوسکوپ‌های جراحی، گیره‌های ظریف و ابزارهایی که نیازمند ظرافت حرکتی هستند، ایدئال است. انعطاف‌پذیری ربات‌های نرم نیز به آنها اجازه می‌دهد وارد محیط‌هایی شوند که ربات‌های فلزی را متوقف یا تخریب می‌کند. این مواد نرم مشابه بافت زنده، برای فناوری‌های پوشیدنی مانند حسگرهای پوستی و ایمپلنت‌های پوشیده از هیدروژل نیز مناسب هستند، چرا که بدون خردشدن یا بریدن محیط اطراف می‌توانند کشیده و فشرده شوند.
هرچند عملگرها و گیره‌های نرم سال‌ها است در رباتیک استفاده شده‌اند، اما ادغام آنها با سیستم‌های نوری همیشه دشوار بوده است، چرا که لنزهای نرم معمولا به محفظه‌های مایع یا عملگرهای الکترونیکی نیاز داشتند؛ عناصری که پیچیدگی و خطر آسیب‌رسانی را افزایش می‌دادند و دستگاه را به کابل‌ها وابسته می‌کردند. اما PHySL با فعال‌سازی نوری، تمام این موانع را کنار می‌زند. ژنگ و جیا اکنون به دنبال توسعه نسخه‌های سریع‌تر و قدرتمندتر این لنز نرم رباتیک با بهره‌گیری از هیدروژل‌های پیشرفته هستند و کاربردهای آن را در دوربین‌ها بررسی می‌کنند. آنها حتی یک دوربین بدون قطعات الکترونیکی ساخته‌اند که PHySL را با تراشه میکروفلوئیدیک فعال‌شونده با نور ترکیب می‌کند و قصد دارند آن را در ربات‌های نرم برای ایجاد بینایی بی‌نیاز از الکترونیک به کار گیرند. اگر این فناوری به نتیجه برسد، ربات‌های آینده (از اعماق اقیانوس تا اعماق بدن انسان) می‌توانند وارد عرصه‌هایی شوند که پیش از این فقط یک رؤیا بود.
