روبوت جديد ذو حاسة لمس بشرية!

تستشعر مُعظم الروبوتات اللّمس والإدراك باستخدام وسائلَ آليّة قد تكونُ ضخمةً وصلبةً للغاية. إلّا أنّ العلماءَ قد ابتكروا اليومَ طريقةً تجعل الروبوتات الرخوة (soft robots) تُدرك مُحيطَها ضمنيًا، أي بالطريقة نفسها التي يعتمدها البشر.

(أ- رسم تخطيطي للهيكل ومكوّناته؛ ب- صورة تخيّلية لليد التي ستركّب على الذراع الروبوتية)

نشر فريق يقوده روبيرت شيبرد، الأستاذ المساعد في هندسة الميكانيك والفضاء، والباحث الرئيس في مخبر الروبوتات العضوية، ورقةً بحثيةً تشرح كيف تعمل دلائل الموجات البصرية القابلة للتمدّد كأجهزة استشعار للانحناء، والاستطالة، والضغط في اليد الروبوتية الرخوة.

وردَتْ دراسة في الطبعة الأولى لمجلّة (Science Robotics)، أجراها طالب الدكتوراه (Huichan Zhao)، حملت عنوانَ (التغذية العصبية الإلكترونية الضوئية لليد الاصطناعية الرخوة باستخدام دلائل الموجات البصرية القابلة للتمدّد).

يقول جاو: «تمتلك معظم الروبوتات اليومَ أجهزة استشعار خارجَ الجسم، تكتشف بها الأشياء على السطح. أمَّا أجهزة استشعارنا فهي مندمجةٌ ضمنَ الجسم، كي تستطيع فعلًا اكتشافَ القوى المنقولة عبر سُمْك الروبوت، بالطريقة نفسها التي نختبرها نحنُ وسائر الكائنات عندما نشعُر بالألم على سبيل المثال.»

استُخدمت دلائل الموجات البصرية مُنذ بداية السبعينيات في العديد من وظائف الاستشعار، من ضمنها اللّمس، والتموضع، والتحكّم في الصوت.

كانت عملية التصنيع معقّدةً في البدء، لكنّ ظهور الطباعة الحجرية والطباعة ثلاثية الأبعاد على مدى السنين العشرين الماضية أدّى إلى تطوير أجهزة استشعار مرنة، يسهُل إنتاجها
ودمجها في تطبيق الروبوتات الرخوة.

أجرت مجموعة شيبرد عملية طباعة حجرية رخوة، وذلك على أربع خطوات، لإنتاج النواة (التي ينتشر عبرها الضوء)، والكسوة (السطح الخارجي للدليل الموجي)، التي تضمّ أيضًا صمّاماتٍ ثنائية باعثة للضوء (LED)، والثنائي الضوئي (photodiode).

وكلّما تشوّهت اليد الاصطناعية، خسرت النواة المزيدَ من الضوء المارّ من خلالها. يُكشف عن الكمّية المتغيّرة من الضوء المفقود عن طريق الثنائي الضوئي، وهو ما يسمح للطرف الاصطناعي بـ(تحسّس) محيطه.

يقول شيبرد: «إنْ لم يُفقَدْ أيّ ضوء خلالَ ثَني الطرف الاصطناعي، فلنْ نحصلَ على أيّة معلومة حول حالة المستشعر. إذْ يعتمد مقدار الخسارة على طريقة ثنيها.»

استخدمت المجموعة طرفها الاصطناعي الإلكتروني-الضوئي لأداء مهامٍ متنوّعة، من ضمنها استيعاب وتقصّي كلّ من الشكل والكتابة. والجدير بالذكر أنَّ اليدَ استطاعت كشفَ ثلاثة طماطم، وتحديدَ -اعتمادًا على درجة النعومة- الأنضجِ بينها.

إعداد: أحمد السراي
تدقيق: سيلڤا خزعل
المصدر