Kalolobaan robot ngahontal grasping jeung tactile sensing ngaliwatan cara motorized, nu bisa jadi kacida gede pisan jeung kaku. Grup Universitas Cornell parantos nyiptakeun cara pikeun robot lemes ngaraosan lingkunganana sacara internal, dina cara anu sami sareng manusa.
Grup anu dipimpin ku Robert Shepherd, asistén dosen rékayasa mékanis sareng aeroangkasa sareng panyidik poko Lab Robotika Organik, Geus diterbitkeun mangrupa makalah ngajéntrékeun kumaha stretchable waveguides optik meta salaku curvature, elongation sarta sensor gaya dina leungeun robotic lemes.
Mahasiswa doktor Huichan Zhao mangrupikeun panulis utama "Optoelectronically Innervated Leungeun Prosthetic Leuleus via Stretchable Optical Waveguides," anu diulas dina édisi perdana Science Robotics. Makalah diterbitkeun 6 Désémber; ogé nyumbangkeun nyaéta mahasiswa doktor Kevin O'Brien sareng Shuo Li, duanana laboratorium Shepherd.
"Kaseueuran robot ayeuna gaduh sensor di luar awak anu ngadeteksi hal-hal tina permukaan," saur Zhao. "Sénsor kami diintegrasikeun dina awak, ku kituna aranjeunna tiasa leres-leres ngadeteksi kakuatan anu dikirimkeun ngaliwatan ketebalan robot, sapertos anu urang sareng sadaya organisme nalika urang ngarasa nyeri, contona."
Waveguides optik parantos dianggo ti mimiti 1970-an pikeun seueur fungsi sensing, kalebet taktil, posisi sareng akustik. Fabrikasi asalna prosés pajeulit, tapi Advent leuwih 20 taun panungtungan of lithography lemes sareng percetakan 3-D geus ngarah ka ngembangkeun sensor elastomeric nu gampang dihasilkeun sarta diasupkeun kana aplikasi robotic lemes.
Grup Shepherd ngagunakeun prosés litografi lemes opat-léngkah pikeun ngahasilkeun inti (ngaliwatan cahaya merambat), sarta cladding (beungeut luar tina waveguide nu), nu ogé imah LED (light-emitting diode) jeung photodiode.
Beuki leungeun prostétik deforms, beuki cahaya leungit ngaliwatan inti. Éta leungitna variabel cahaya, sakumaha kauninga ku photodiode nu, anu ngamungkinkeun prosthesis "ngarasa" sabudeureunana.
"Upami teu aya lampu anu leungit nalika urang ngabengkokkeun prostésis, urang moal nampi inpormasi ngeunaan kaayaan sensor," saur Shepherd. "Jumlah rugi gumantung kana kumaha éta ngagulung."
Grup éta ngagunakeun prostésis optoeléktronik pikeun ngalakukeun rupa-rupa pancén, kalebet nangkep sareng usik pikeun bentuk sareng tékstur. Utamana, leungeun éta bisa nyeken tilu tomat jeung nangtukeun, ku softness, nu éta ripest.
Zhao nyatakeun yén téknologi ieu ngagaduhan seueur kagunaan poténsial saluareun prostheses, kalebet robot-robot anu diideuan ku bio, anu dijelajah ku Shepherd sareng. Mason Pek, profesor gaul rékayasa mékanis jeung aerospace, pikeun dipaké dina eksplorasi spasi.
"Proyék éta henteu ngagaduhan tanggapan indrawi," saur Shepherd, ngarujuk kana kolaborasi sareng Peck, "tapi upami urang ngagaduhan sensor, urang tiasa ngawas sacara real waktos parobahan bentuk nalika durukan [ngaliwatan éléktrolisis cai] sareng ngembangkeun urutan aktuasi anu langkung saé pikeun ngadamel. éta gerakna langkung gancang."
Karya hareup on waveguides optik dina robotics lemes bakal difokuskeun ngaronjat kamampuhan indrawi, sabagian ku percetakan 3-D bentuk sensor leuwih kompleks, sarta ku incorporating machine learning salaku cara decoupling sinyal tina ngaronjatna jumlah sensor. "Ayeuna," saur Shepherd, "sesah pikeun ngalokalkeun ti mana asalna sentuhan."
Karya ieu dirojong ku hibah ti Angkatan Udara Kantor Panalungtikan Ilmiah, sarta ngagunakeun éta Cornell NanoScale Élmu jeung Téhnologi Fasilitas jeung Cornell Center pikeun Bahan Panalungtikan, duanana dirojong ku National Science Foundation.
- Tom Fleischman, Universitas Cornell