کهربا

با افزایش توانایی روبات‌ها و استفاده آن‌ها از توانایی‌های بینایی و شنوایی، پژوهشگران درتلاشند احساس لامسه را نیز به این ماشین‌ها بیافزایند. پوست مصنوعی، یكی از تازه‌ترین دستاوردهای روباتیك به شمار می‌رود.

 شاید پوست یكی از تعیین كننده‌ترین معیارها برای زیبایی باشد ، اما برای روبات‌ها طراحی یك پوست كارآمد می‌تواند نقش مهمی در مقبولیت آن‌ها در اجتماع بازی كند. یك پوشش حساس به تماس می‌تواند از آسیب وارد كردن تصادفی این روبات‌ها به دیگران پیشگیری كند.

به گزارش نیوساینتیست، در ماه می / اردیبهشت ، تیمی از موسسه تكنولوژی ایتالیا، آی.آی.تی در جنوآ اولین پوست حساس به لمس را كه برای روبات انسان‌نمای iCub طراحی شده است به آزمایشگاه‌های سراسر اروپا خواهد فرستاد. آی.آی.تی و شركایش توانسته‌اند سنسورهای قابل انعطافی را بسازند كه روبات‌ها را قادر به لمس دنیای اطرافشان می‌كند.

جورجیو متا دانشمندان روبوتیك در آی.آی.تی در این باره گفت: «پوست یكی از تكنولوژی‌هایی بود كه كمبود آن در روبات‌های انسان‌نما احساس می‌شد. یكی از اهداف ساخت این روبات‌ها ارتباط آسان و نزدیك با انسان است. اما این موضوع زمانی امكان‌پذیر است كه روبات از آن‌چه توسط اعضای موتوری قدرتمندش لمس می‌كند، آگاه باشد».

متا می‌گوید: «علاوه بر این ، معیارهای زیادی وجود دارد كه باید در پوست وجود داشته باشد. برای مثال پوست باید قابل انعطاف باشد، مساحت زیادی را بپوشاند و قادر باشد حتی كوچك‌ترین تماس‌ها را در هرجایی روی خود تشخیص دهد».

این پوست از بوردهای مثلثی شكل قابل انعطافی ساخته شده كه مدارهای الكتریكی روی آن چاپ شده است . این بوردها به عنوان سنسور عمل كرده و قسمت زیادی از بدنه iCub را می‌پوشاند. هر مثلت قابل انعطاف 3 سانتی‌متر است و دارای 12 اتصال مسی خازنی است. بین این بردها و لایه خارجی كه از جنس لیكراست و یك تماس فلزی بین هر كدام از این اتصالات مسی برقرار می‌كند، یك لایه لاستیك سلیكونی به عنوان جدا كننده قرار می‌گیرد . لایه لیكرا و مدارهای قابل انعطاف دو طرف خازن‌های حس كننده فشار این پوست را تشكیل می‌دهند.

با این شیوه طراحی ، 12 پیكسل لمسی یا taxel در هر مثلث حس خواهد شد. این دقت taxel می‌توان الگوهایی مانند چنگ انسان را روی بازوی روبات تشخیص داد.

این روبات می‌تواند فشاری به اندازه وزن یك گرم را روی هر taxel حس كند. هم‌چنین این پوست به سنسورهای حس كننده دما كه از نیمه‌رساناها ساخته شده‌اند نیز مجهز است. قرار است اولین نمونه از این پوست در ماه می / اردیبهشت ارائه شود.

آی. آی. تی همچنین تصمیم دارد یك لایه از پلیمر پیزوالكتریك یا PVDF به این پوست اضافه كند. زیرا سنسورهای خازنی فقط فشار مطلق را اندازه‌گیری می‌كنند، اما PVDF‌ها در هنگام تغییر شكل بر اثر تماس ولتاژی تولید می‌كنند كه از آن می‌توان برای تخمین نرخ تغییرات فشار استفاده كرد.

بنابراین اگر یك روبات نوك انگشتش را روی یك سطح بكشد ، می‌توان با كمك لرزشی كه در اثر اصطحكاك تولید می‌شود جنس سطح را حدس زد. با چنین حساسیتی می‌توان تخمین زد كه چه میزان نیرو برای بلند كردن اشیا مختلف مانند یك بشقاب چینی لغزنده لازم است.

پوست كوانتومی
فیلیپ تیسام، رئیس شركت بریتانیایی پراتك در شمال یورك شایر چندان علاقه‌ای به پوست‌های حسگر كه با خازن‌ها ساخته شده‌اند ندارد ، چرا كه معتقد است بر اثر استفاده پی در پی ، این پوست‌ها حساسیت خود را از دست می‌دهند.

پراتك در عوض یك ماده الاستیك و كشی را به نام كامپوزیت تونلی كوآنتومی QTC معرفی كرده است. این محصول از یك لایه پلیمری مانند لاستیك سیلیكونی تشكیل شده كه توسط نانوذرات میخی نیكل پر شده است. یك ولتاژ در سراسر این پوست منتشر می‌شود و زمانی كه فشرده می‌شود، همراه با كوچك شدن پلیمر ، فاصله بین نانوذرات تغییر پیدا كرده و باعث جریان پیدا كردن الكترون‌ها یا تونل شدن آن‌ها از یك نانوذره به ناحیه بعدی كه در حال لمس شدن است می‌شود. مقاومت الكتریكی این ماده سریعا كاهش پیدا می‌كند و به نسبت نیرویی كه به سطح وارد شده، می‌توان میزان تماس را اندازه‌گیری كرد.

در آزمایشگاه رسانه‌ای موسسه تكنولوژی ماساچوست، ام.آی.تی، آدام ویتسون در حال ساخت یك پوست حس‌گر مبتنی بر QTC برای شركت‌های روبات‌سازی تجاری است. اما به جای استفاده از یك پوست سخت و چسبان ، ویتون از یك پوشش رهاتر استفاده كرده كه بیشتر شبیه به لباس است.

اما قابلیت‌های شگفت‌انگیز دیگری نیز می‌تواند توسط QTC‌ها پیاده‌سازی شود . برای مثال می‌توان از QTC به عنوان یك بینی الكتریكی استفاده كرد.

در صورتی كه پلیمر اصلی به درستی انتخاب شود، می‌توان از واكنش‌هایی كه بین گازهای فرار شیمیایی در فضا انجام می‌شود استفاده كرده و به این ترتیب می‌توان یك بینی الكتریكی طراحی كرد كه قادر است برای مثال نشت گاز را در خانه تشخیص دهد. وینتون در این باره گفت : این بدان معناست كه ما می‌توانیم قابلیت‌هایی به روبات‌ها اضافه كنیم كه پوست خودمان قادر به انجام آن نیست.

البته این بدین معنا نیست كه پوست ما در ساخت این تكنولوژی‌های جدید تاثیرگذار نبوده است. Shadow Robot به زودی آزمایش یك سرانگشت حساس به لمس شبیه به انسان را در پایگاه راه‌اندازی Syntouch در كالیفرنیا آغاز می‌كند.
این سرانگشت از یك كیسه پر از مایع تشكیل شده است كه درست مانند یك انگشت واقعی به نظر می‌رسد و مجهز به سنسورهایی است كه می‌توان لرزش ، فشار و دما را اندازه‌گیری كند.

به هر حال هر كدام از این تكنولوژی‌ها كه با موفقیت بیشتر همراه شد، پوست‌های حس‌گر روبات‌ها می‌تواند به ما در ارتباط بهتر با این یاران انسان‌نمای آینده كمك كند.