วิศวกรของสแตนฟอร์ดพัฒนาถุงมืออิเล็กทรอนิกส์ที่ช่วยให้หุ่นยนต์สัมผัสได้: ถุงมือไฟฟ้าที่ให้มือหุ่นยนต์กับความคล่องแคล่วแบบแมนนวลที่มนุษย์เพลิดเพลิน
วิศวกรของ Stanford ได้พัฒนาถุงมืออิเล็กทรอนิกส์ที่มีเซ็นเซอร์ ซึ่งสักวันหนึ่งจะทำให้มือหุ่นยนต์มีความคล่องแคล่วในแบบที่มนุษย์มองข้ามไป. นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้พัฒนาเซ็นเซอร์สัมผัสที่มีลักษณะคล้ายผิวหนังซึ่งช่วยให้มือหุ่นยนต์นี้สามารถส่งแรงกดในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อยกและเคลื่อนย้ายลูกปิงปองโดยไม่ต้องบด.
ใน กระดาษ เผยแพร่เมื่อเดือนพฤศจิกายน. 21 ใน วิทยาการหุ่นยนต์, วิศวกรเคมี เจิ้นหนานเปา และทีมงานของเธอแสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์ทำงานได้ดีพอที่จะให้มือหุ่นยนต์สัมผัสผลเบอร์รี่ที่ละเอียดอ่อนและจับลูกปิงปองโดยไม่ต้องบีบมัน.
“เทคโนโลยีนี้นำเราไปสู่การมอบหุ่นยนต์ที่มีความสามารถในการรับรู้ที่พบในผิวหนังของมนุษย์ในวันหนึ่ง,“เปากล่าว.
เปากล่าวว่าเซ็นเซอร์ที่ปลายนิ้วของถุงมือจะวัดความเข้มและทิศทางของแรงกดไปพร้อมๆ กัน, คุณสมบัติสองประการที่จำเป็นต่อการบรรลุความชำนาญด้วยตนเอง. นักวิจัยยังคงต้องพัฒนาเทคโนโลยีให้สมบูรณ์แบบเพื่อควบคุมเซ็นเซอร์เหล่านี้โดยอัตโนมัติ แต่เมื่อทำได้, หุ่นยนต์ที่สวมถุงมืออาจมีความชำนาญในการจับไข่ระหว่างนิ้วโป้งกับนิ้วชี้โดยไม่ทุบหรือปล่อยให้หลุด.
อิเล็กทรอนิกส์เลียนแบบชีวิต
ถุงมืออิเล็กทรอนิกส์เลียนแบบวิธีที่ชั้นผิวหนังของมนุษย์ทำงานร่วมกันเพื่อให้มือของเรามีความไวเป็นพิเศษ.
ผิวหนังชั้นนอกของเราถูกฝังไว้ด้วยเซ็นเซอร์เพื่อตรวจจับแรงกด, ความร้อนและสิ่งเร้าอื่นๆ. นิ้วและฝ่ามือของเรามีเซ็นเซอร์สัมผัสมากมายเป็นพิเศษ. เซ็นเซอร์เหล่านี้ทำงานร่วมกับชั้นใต้ผิวหนังที่เรียกว่าสปิโนซัม, ภูมิประเทศที่เป็นหลุมเป็นบ่อของเนินเขาและหุบเขา.
เซ็นเซอร์ที่แสดงในภาพนี้มีความไวเพียงพอที่จะให้นิ้วจับบลูเบอร์รี่ได้โดยไม่บดขยี้. ในอนาคตนิ้วและฝ่ามือทั้งหมดจะมีเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายกันซึ่งเลียนแบบเซ็นเซอร์ทางชีวภาพในผิวหนังของเรา. (เครดิตภาพ: ด้วยความอนุเคราะห์จาก Bao Lab)
ความขรุขระนั้นสำคัญมาก. ขณะที่นิ้วของเราสัมผัสกับวัตถุ, ชั้นนอกของผิวหนังเคลื่อนเข้าใกล้สไปโนซัมมากขึ้น. สัมผัสที่เบาจะรู้สึกได้จากเซ็นเซอร์ใกล้กับยอดเขาเป็นหลัก. แรงกดดันที่รุนแรงมากขึ้นจะทำให้ผิวหนังชั้นนอกลงไปที่หุบเขาของสไปโนซัม, กระตุ้นให้เกิดความรู้สึกสัมผัสที่รุนแรงยิ่งขึ้น.
แต่การวัดความเข้มของความดันเป็นเพียงส่วนหนึ่งของสิ่งที่สปิโนซัมทำได้. ชั้นย่อยที่เป็นหลุมเป็นบ่อนี้ยังช่วยเปิดเผยทิศทางของแรงกดด้วย, หรือแรงเฉือน. เช่น นิ้วกดไปทางทิศเหนือ เป็นต้น, สร้างสัญญาณที่แรงบนเนินทางตอนใต้ของเนินเขาขนาดเล็กเหล่านั้น. ความสามารถในการรับรู้แรงเฉือนนี้เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่ช่วยให้เราจับไข่ได้อย่างนุ่มนวลแต่มั่นคงระหว่างนิ้วหัวแม่มือและนิ้วชี้.
นักวิชาการหลังปริญญาเอก Clementine Boutry และนักศึกษาปริญญาโท Marc Negre เป็นผู้นำการพัฒนาเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่เลียนแบบกลไกของมนุษย์นี้. เซ็นเซอร์แต่ละตัวบนปลายนิ้วของถุงมือหุ่นยนต์ประกอบด้วยชั้นยืดหยุ่นสามชั้นที่ทำงานประสานกัน. ชั้นบนและล่างทำงานด้วยระบบไฟฟ้า. นักวิจัยได้วางตารางสายไฟฟ้าไว้บนพื้นผิวทั้งสองด้าน, เหมือนแถวอยู่ในทุ่งนา, และหมุนแถวเหล่านี้ตั้งฉากกันเพื่อสร้างอาร์เรย์การตรวจจับพิกเซลขนาดเล็กที่หนาแน่น. พวกเขายังทำให้ชั้นล่างเป็นหลุมเป็นบ่อเหมือนสไปโนซัม.
ฉนวนยางที่อยู่ตรงกลางเพียงแค่แยกอิเล็กโทรดชั้นบนและล่างออกจากกัน. แต่การแยกจากกันนั้นสำคัญมาก, เพราะอิเล็กโทรดที่อยู่ใกล้โดยไม่ต้องสัมผัสสามารถกักเก็บพลังงานไฟฟ้าได้. ขณะที่นิ้วหุ่นยนต์กดลง, บีบอิเล็กโทรดด้านบนให้ใกล้กับด้านล่างมากขึ้น, พลังงานที่สะสมไว้เพิ่มขึ้น. เนินเขาและหุบเขาของชั้นล่างสุดเป็นวิธีจัดทำแผนที่ความเข้มและทิศทางของแรงกดไปยังจุดเฉพาะบนตารางตั้งฉาก, เหมือนผิวหนังมนุษย์มาก.
สัมผัสที่ละเอียดอ่อน
เพื่อทดสอบเทคโนโลยีของพวกเขา นักวิจัยได้วางเซ็นเซอร์สามชั้นไว้บนนิ้วของถุงมือยาง, และสวมถุงมือบนมือหุ่นยนต์. เป้าหมายในที่สุดคือการฝังเซ็นเซอร์โดยตรงเข้าไปในผิวหนังที่ปกคลุมสำหรับมือหุ่นยนต์. ในการทดลองครั้งหนึ่ง, พวกเขาตั้งโปรแกรมให้มือหุ่นยนต์ที่สวมถุงมือสัมผัสเบอร์รี่เบา ๆ โดยไม่ทำลายมัน. พวกเขายังตั้งโปรแกรมมือที่สวมถุงมือให้ยกและเคลื่อนย้ายลูกปิงปองโดยไม่บดขยี้, โดยใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับแรงเฉือนที่เหมาะสมในการจับลูกบอลโดยไม่ทำให้หล่น.
หุ่นยนต์สัมผัสราสเบอร์รี่เบาๆ. (เครดิตภาพ: ด้วยความอนุเคราะห์จาก Bao Lab)
Bao กล่าวว่าด้วยการเขียนโปรแกรมที่เหมาะสม มือหุ่นยนต์ที่สวมถุงมือสัมผัสปัจจุบันสามารถทำงานซ้ำๆ ได้ เช่น การยกไข่ออกจากสายพานลำเลียงและวางลงในกล่อง. เทคโนโลยีนี้ยังสามารถนำไปใช้ในการผ่าตัดโดยใช้หุ่นยนต์ช่วยได้, ซึ่งการควบคุมแบบสัมผัสที่แม่นยำถือเป็นสิ่งสำคัญ. แต่เป้าหมายสูงสุดของ Bao คือการพัฒนาถุงมือเวอร์ชันขั้นสูงที่ใช้แรงในปริมาณที่เหมาะสมโดยอัตโนมัติเพื่อจัดการกับวัตถุอย่างปลอดภัยโดยไม่ต้องตั้งโปรแกรมล่วงหน้า.
“เราสามารถตั้งโปรแกรมมือหุ่นยนต์ให้สัมผัสราสเบอร์รี่ได้โดยไม่ต้องบดขยี้มัน, แต่เราอยู่อีกไกลมากในการที่จะสัมผัสและตรวจจับว่าเป็นราสเบอร์รี่และทำให้หุ่นยนต์หยิบมันขึ้นมาได้," เธอพูด.
แหล่งที่มา: news.stanford.edu, โดย ทอม อบาเต
ทิ้งคำตอบไว้
คุณต้อง เข้าสู่ระบบ หรือ ลงทะเบียน เพื่อเพิ่มความคิดเห็นใหม่ .