به گزارش ایسنا و به نقل از ادونسد ساینس نیوز، با افزایش تقاضا برای سیستم های رباتیك، علاقه به ربات های نرم نیز افزایش یافته است. مزیت این ماشین های نرم، افزایش توانایی ظریف لمس كردن، جا گرفتن در فضاهای محدود و قابلیت كار كردن به صورت ایمن در اطراف انسان های آسیب دیده است.

با وجود این، ربات های نرم هنوز دارای عناصر سفت و سختی هستند كه مانع از كاربرد آنها می شوند زیرا این ماشین ها همچنان به واحدهای كنترل حاوی دریچه های الكترومكانیكی بزرگ وابسته هستند. این موضوع می تواند مقیاس پذیری ربات های نرم را محدود كند و تحرك آنها را كاهش دهد. این امر به ویژه در مورد ربات های نرم كه برای پرسه زدن آزادانه طراحی شده اند، دشوار است.

این محدودیت باعث شده است تا پژوهشگران، كنترل كننده های رایانه ای و میكروكنترل كننده های مایع را برای جایگزینی سیستم های سفت و سخت در نظر بگیرند.

پژوهش جدیدی كه در "دانشگاه هاروارد"(Harvard University) انجام شده است، یك تقویت كننده الكترونیكی نرم و مایع را پیشنهاد می كند و طراحی، ساخت و تجزیه و تحلیل آن را ارائه می دهد؛ به این امید كه این تقویت كننده الكترونیكی بتواند گامی به سوی ابداع ربات های نرم كاملا مستقل با حداقل اجزای سفت باشد. در قلب این طرح، ریزسیالات و رایانه هایی قرار دارند كه سیگنال های الكتریكی انتقال یافته را با سیگنال های حمل شده توسط مایعات تعویض می كنند.

"الیزابت گالاردو هویا"(Elizabeth Gallardo Hevia)، پژوهشگر دانشكده مهندسی و علوم كاربردی دانشگاه هاروارد و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: به طور سنتی، ما رایانه ها را اشیایی می پنداریم كه سیگنال های الكتریكی را پردازش می كنند اما در این پژوهش، از مایعاتی مانند آب برای تامین انرژی رایانه استفاده كرده ایم. ما به جای سیم های رسانا، از كانال های لاستیكی توخالی برای جریان یافتن مایع استفاده كردیم. شبكه ای از كانال های دارای الگوی استراتژیك می تواند به دستگاهی منتهی شود كه عملیاتی مشابه آنچه در یك رایانه الكتریكی صورت می گیرد، انجام می دهد.

هویا ادامه داد: این كار به دانشمندان و مهندسان امكان می دهد تا از مواد نرمی استفاده كنند كه با مایعات كار می كنند و قدرت محاسباتی را در كاربردهایی به وجود آورند كه در آنها، به كار بردن مایعات سودمندتر از به كار بردن مواد سفت متكی به برق است.

یك گام مهم وجود دارد كه باید برای تحقق یافتن این امكان برداشته شود. برای این كه یك ربات نرم حركت كند، سیگنال های مبتنی بر مایع باید تقویت شوند.

تحت فشار گذاشتن ربات های نرم

برای این كه مدارهای میكروسیال گزینه مناسبی برای كنترل ربات نرم باشند، سیگنال های كنترل كننده باید تقویت شوند تا دستگاه بتواند كار سودمندی را انجام دهد.

هویا گفت: یك تقویت كننده، سیگنالی را تقویت می كند كه در مورد پژوهش ما جریانی از هوا یا آب است. جریان دارای سرعتی است كه مایع در آن جریان می یابد و بسته به مقدار مایعی كه در یك زمان معین سعی دارد از یك كانال عبور كند، فشار وارد می شود. ما دوست داریم سیگنال ها را كوچك نگه داریم تا از سرعت اطمینان حاصل كنیم. مایع در حال حركت در سراسر شبكه بزرگ كانال ها، مشابه پردازش سیگنال در مهندسی برق است.

این سرعت ها و فشارهای كوچك، برای حركت كردن یك ربات نرم كافی نیست. ربات به جریان های پرفشار نیاز دارد تا بتواند متحرك باشد و جریان های پرسرعت را نیز برای اطمینان از حركت كردن با سرعت معقول نیاز دارد. هویا ادامه داد: به عنوان مثال، یك ربات نرم كه راه می رود و پاهای استوانه ای بادی دارد، به مقدار زیادی مایع برای پر كردن پاها نیازمند است اما باید سریع پر شود تا بتواند راه برود یا بدود. به همین دلیل است كه ما برای افزایش سرعت و فشار سیگنال كوچك بین رایانه پردازش كننده سیگنال و پاهای ربات، به یك تقویت كننده نیاز داریم.



تقویت كننده سیال این گروه پژوهشی، افزایش فشار را تسهیل می كند و ورودی های جریان و فشار را به محدوده ای می رساند كه برای عملكرد محرك های متداول سیال در ربات های نرم مناسب است.

هویا گفت: ما هنوز یك رایانه كاملا سیال را در ارتباط با یك ربات نرم ندیده ایم زیرا حوزه میكروسیالات بیشتر بر تجزیه اجزای یك رایانه متمركز شده است.

یك "بایمكس" در زندگی واقعی



كاربردهای آینده رایانه های سیال و رباتیك نرم، همراه با این واقعیت كه میكروسیال در حال تغییر دادن تصویر رایج رایانه به عنوان یك فناوری متشكل از سیم های مسی و تراشه های سیلیكونی، برای هویا هیجان انگیز است.

وی افزود: در حال حاضر به لطف دستگاه های ساخته شده از مواد نرم، بسیاری از برنامه های كاربردی ممكن شده اند یا روش كار كردن آنها بهبود یافته است. به عنوان مثال، ما اكنون رویای ربات های خانگی را در سر داریم كه می توانند تعامل نزدیكی با انسان داشته باشند.

همچنین، هویا كاربرد ربات های نرم را در زیست شناسی دریایی خاطرنشان كرد. زیست شناسی دریایی، حوزه ای است كه شاید آنها بتوانند نمونه ها را از اقیانوس بازیابی كنند یا دستگاه های مخصوص ضبط كردن را بدون آسیب رساندن به نهنگ ها روی آنها قرار دهند. در پزشكی، می توان از ربات های نرم برای توانبخشی كه از طریق دستگاه های هوشمند نرم و پوشیدنی به بسیاری از بیماران ارائه می شود، استفاده كرد. با وجود این، بهترین اهداف ممكن است هنوز در راه باشند.

هویا خاطرنشان كرد كه برای پیشرفت های بیشتر، به درك بهتر قابلیت ها و محدودیت های رایانه های سیال در ساخت دستگاه های عمومی تر نیاز است كه می توان آنها را به راحتی برای برنامه خاصی كه در آن استفاده می شوند، تنظیم كرد.

در همین راستا، هویا و گروهش در حال حاضر روی ادغام عناصر حسگر در رایانه سیال كار می كنند تا بتواند به ورودی ها پاسخ دهد. آنها می خواهند كه اگر قرار است یك ربات نرم در را باز كند، وقتی در را احساس كرد، دستگیره را بچرخاند.

هویا با تاكید بر نیاز به بلوغ این فناوری و تكمیل طراحی آن گفت: پژوهشگران باید نحوه ادغام صحیح این فناوری در دستگاه های نرم را بیابند تا اطمینان حاصل شود كه دستگاه ها در مناطق مناسبی قرار می گیرند.

وی افزود: من می بینم كه این فناوری در ربات های مخصوص سرگرمی، دستگاه های پوشیدنی كه عملكرد ورزشكاران را ردیابی می كنند و ربات های خانگی كه برای زندگی كردن با انسان طراحی می شوند، ادغام شده است. به عنوان مثال، برای یك "بایمكس"(Baymax) نرم بادی، رایانه نرم باید جایی در داخل ربات باشد. در مورد پوشیدنی ها، ما می خواهیم كه سطح دستگاه بدون ایجاد حجم اضافی پوشش داده شود و برای ربات های به كار گرفته شده در خانه، كابل هایی را لازم نداشته باشیم كه به ربات منتهی شود و به وسایل خانه بپیچد. در عوض، رایانه نرم باید با سایر مواد نرم سازنده ربات یكپارچه سازی شود.

این پژوهش، در مجله "Advanced Intelligent Systems" به چاپ رسید.

انتهای پیام