Déi meescht Roboteren erreechen Grëff a taktile Sensing duerch motoriséiert Mëttelen, déi exzessiv voluminös a steif kënne sinn. Eng Cornell University Grupp huet e Wee fir e mëlle Roboter entwéckelt fir seng Ëmgéigend intern ze fillen, sou vill wéi d'Mënsche maachen.
Eng Grupp gefouert vum Robert Shepherd, Assistent Professer fir mechanesch a Raumfaarttechnik a Haaptenquêteur vun Organic Robotics Lab, huet e Pabeier publizéiert, deen beschreift wéi stretchbar optesch Wellenleiter als Krümmung, Verlängerung a Kraaftsensoren an enger mëller Roboter Hand handelen.
Dokterstudent Huichan Zhao ass Lead Autor vun "Optoelektronesch innervéiert Soft Prothetik Hand iwwer Stretchable Optical Waveguides", déi an der Debut Editioun vu Science Robotics ze gesinn ass. De Pabeier publizéiert 6. Dezember; och dozou bäigedroen Doktoranden Kevin O'Brien an Shuo Li, souwuel vun Shepherd d'Labo.
"Déi meescht Roboteren hunn haut Sensoren op der Äussewelt vum Kierper, déi Saachen vun der Uewerfläch erkennen", sot Zhao. "Eis Sensoren sinn am Kierper integréiert, sou datt se tatsächlech Kräfte erkennen, déi duerch d'Dicke vum Roboter iwwerdroe ginn, sou vill wéi mir an all Organismen maachen wa mir Schmerz fillen, zum Beispill."
Optesch Wellenleiter sinn zënter de fréien 1970er Jore fir vill Sensingfunktiounen benotzt, dorënner taktile, Positioun an akustesch. Fabrikatioun war ursprénglech e komplizéierte Prozess, awer d'Advent iwwer déi lescht 20 Joer vu mëller Lithographie an 3-D Dréckerei huet zu der Entwécklung vun elastomere Sensoren gefouert, déi liicht produzéiert an an eng mëll Roboterapplikatioun integréiert ginn.
De Shepherd Grupp huet e véier-Schrëtt mëll Lithographie Prozess benotzt fir de Kär ze produzéieren (duerch deen d'Liicht propagéiert), an d'Verkleedung (äusser Uewerfläch vum Welleguide), deen och d'LED (Liichtemittéierdiode) an d'Fotodiode hält.
Wat méi d'Prothetesch Hand deforméiert, wat méi Liicht duerch de Kär verluer geet. Dee verännerleche Liichtverloscht, wéi vun der Photodiode festgestallt, ass wat d'Prothese erlaabt seng Ëmgéigend ze "senséieren".
"Wa kee Liicht verluer geet wa mir d'Prothese béien, kréie mir keng Informatioun iwwer den Zoustand vum Sensor", sot de Shepherd. "De Betrag vum Verloscht hänkt dovun of wéi et gebéit ass."
D'Grupp huet seng optoelektronesch Prothese benotzt fir eng Vielfalt vun Aufgaben auszeféieren, ënner anerem Grëff a Sonde fir béid Form an Textur. Virun allem konnt d'Hand dräi Tomaten scannen an duerch Weichheet bestëmmen wat déi reifst war.
Den Zhao sot, datt dës Technologie vill potenziell Notzungen iwwer Prothesen huet, dorënner bio-inspiréiert Roboteren, déi de Shepherd zesumme mat exploréiert huet. Mason Peck, Associate Professor of Mechanical and Aerospace Engineering, fir Gebrauch an der Weltraumfuerschung.
"Dee Projet huet kee sensoresche Feedback," sot de Shepherd, a bezitt sech op d'Zesummenaarbecht mam Peck, "awer wa mir Sensoren hunn, kënne mir an Echtzäit d'Form änneren wärend der Verbrennung iwwerwaachen [duerch Waasserelektrolyse] a besser Aktuatiounssequenzen entwéckelen fir ze maachen et geet méi séier."
Zukünfteg Aarbecht op optesch Welleleit an der mëller Robotik konzentréiere sech op verstäerkte sensoresch Fäegkeeten, deelweis duerch 3-D Dréckerei méi komplexe Sensorformen, an duerch d'Integratioun vu Maschinnléieren als e Wee fir Signaler vun enger erhéiter Zuel vu Sensoren ofzekoppelen. "De Moment," sot de Shepherd, "et ass schwéier ze lokaliséieren wou en Touch hierkënnt."
Dës Aarbecht gouf vun engem Subventioun vun Air Force Office vun wëssenschaftleche Fuerschung ënnerstëtzt, a benotzt der Cornell NanoScale Science and Technology Facility an der Cornell Center fir Material Fuerschung, déi allebéid vun der National Science Foundation ënnerstëtzt ginn.
- Tom Fleischman, Cornell Universitéit