अधिकांश रोबोट मोटर चालित साधनों के माध्यम से लोभी और स्पर्श संवेदन प्राप्त करते हैं, जो अत्यधिक भारी और कठोर हो सकता है। कॉर्नेल विश्वविद्यालय के एक समूह ने एक नरम रोबोट के लिए अपने परिवेश को आंतरिक रूप से महसूस करने का एक तरीका तैयार किया है, ठीक उसी तरह जैसे मनुष्य करते हैं।
रॉबर्ट शेफर्ड, मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर और के प्रमुख अन्वेषक के नेतृत्व में एक समूह ऑर्गेनिक रोबोटिक्स लैबने एक पेपर प्रकाशित किया है जिसमें बताया गया है कि कैसे स्ट्रेचेबल ऑप्टिकल वेवगाइड्स एक नरम रोबोटिक हाथ में वक्रता, बढ़ाव और बल सेंसर के रूप में कार्य करते हैं।
डॉक्टरेट के छात्र हुइचन झाओ “के प्रमुख लेखक हैं”स्ट्रेचेबल ऑप्टिकल वेवगाइड्स के माध्यम से ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक रूप से इनर्वेटेड सॉफ्ट प्रोस्थेटिक हैंड”, जिसे साइंस रोबोटिक्स के पहले संस्करण में चित्रित किया गया है। पेपर 6 दिसंबर को प्रकाशित हुआ; शेफर्ड की प्रयोगशाला के डॉक्टरेट छात्रों केविन ओ'ब्रायन और शुओ ली ने भी योगदान दिया।
झाओ ने कहा, "ज्यादातर रोबोटों में आज शरीर के बाहर सेंसर होते हैं जो सतह से चीजों का पता लगाते हैं।" "हमारे सेंसर शरीर के भीतर एकीकृत हैं, इसलिए वे वास्तव में रोबोट की मोटाई के माध्यम से प्रसारित होने वाली ताकतों का पता लगा सकते हैं, उदाहरण के लिए, जब हम दर्द महसूस करते हैं तो हम और सभी जीव करते हैं।"
स्पर्श, स्थिति और ध्वनिक सहित कई संवेदन कार्यों के लिए 1970 के दशक की शुरुआत से ऑप्टिकल वेवगाइड का उपयोग किया जा रहा है। फैब्रिकेशन मूल रूप से एक जटिल प्रक्रिया थी, लेकिन पिछले 20 वर्षों के सॉफ्ट लिथोग्राफी और 3-डी प्रिंटिंग के आगमन से इलास्टोमेरिक सेंसर का विकास हुआ है जो आसानी से उत्पादित और एक सॉफ्ट रोबोट एप्लिकेशन में शामिल हो जाते हैं।
शेफर्ड के समूह ने कोर (जिसके माध्यम से प्रकाश फैलता है) और क्लैडिंग (वेवगाइड की बाहरी सतह) का उत्पादन करने के लिए चार-चरणीय नरम लिथोग्राफी प्रक्रिया को नियोजित किया, जिसमें एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड) और फोटोडायोड भी हैं।
जितना अधिक कृत्रिम हाथ विकृत होता है, उतना ही अधिक प्रकाश कोर के माध्यम से खो जाता है। प्रकाश का वह परिवर्तनशील नुकसान, जैसा कि फोटोडायोड द्वारा पता लगाया गया है, वह है जो कृत्रिम अंग को अपने परिवेश को "समझ" करने की अनुमति देता है।
शेफर्ड ने कहा, "अगर हम कृत्रिम अंग को मोड़ते समय कोई रोशनी नहीं खोते हैं, तो हमें सेंसर की स्थिति के बारे में कोई जानकारी नहीं मिलेगी।" "नुकसान की मात्रा इस बात पर निर्भर करती है कि यह कैसे मुड़ा हुआ है।"
समूह ने विभिन्न प्रकार के कार्यों को करने के लिए अपने ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक कृत्रिम अंग का उपयोग किया, जिसमें आकार और बनावट दोनों के लिए लोभी और जांच शामिल है। सबसे विशेष रूप से, हाथ तीन टमाटरों को स्कैन करने और नरमता से निर्धारित करने में सक्षम था, जो कि सबसे पका हुआ था।
झाओ ने कहा कि इस तकनीक में कृत्रिम अंगों से परे कई संभावित उपयोग हैं, जिसमें जैव-प्रेरित रोबोट भी शामिल हैं, जिन्हें शेफर्ड ने खोजा है। मेसन पेक, मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर, अंतरिक्ष अन्वेषण में उपयोग के लिए.
"उस परियोजना में कोई संवेदी प्रतिक्रिया नहीं है," शेफर्ड ने पेक के साथ सहयोग का जिक्र करते हुए कहा, "लेकिन अगर हमारे पास सेंसर थे, तो हम वास्तविक समय में दहन के दौरान आकार परिवर्तन की निगरानी कर सकते थे [पानी इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से] और बेहतर एक्ट्यूएशन अनुक्रम विकसित करने के लिए यह तेजी से आगे बढ़ता है।"
सॉफ्ट रोबोटिक्स में ऑप्टिकल वेवगाइड पर भविष्य का काम बढ़ी हुई संवेदी क्षमताओं पर ध्यान केंद्रित करेगा, कुछ हद तक 3-डी प्रिंटिंग अधिक जटिल सेंसर आकार, और मशीन सीखने को सेंसर की बढ़ी हुई संख्या से संकेतों को डिकूप करने के तरीके के रूप में शामिल करके। "अभी," शेफर्ड ने कहा, "यह पता लगाना कठिन है कि स्पर्श कहाँ से आ रहा है।"
इस काम को वैज्ञानिक अनुसंधान के वायु सेना कार्यालय से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था, और इसका उपयोग किया गया था कॉर्नेल नैनोस्केल विज्ञान और प्रौद्योगिकी सुविधा और सामग्री अनुसंधान के लिए कॉर्नेल केंद्र, जिनमें से दोनों राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित हैं।
- टॉम फ्लेशमैन, कॉर्नेल विश्वविद्यालय