רוב הרובוטים משיגים תחושת אחיזה ומישוש באמצעות אמצעים ממונעים, שעלולים להיות מגושמים ונוקשים מדי. קבוצה מאוניברסיטת קורנל המציאה דרך עבור רובוט רך להרגיש את סביבתו פנימית, בערך באותו אופן שבני אדם עושים.
קבוצה בראשות רוברט שפרד, עוזר פרופסור להנדסת מכונות וחלל וחוקר ראשי של מעבדת רובוטיקה אורגנית, פרסם מאמר המתאר כיצד מוליכי גל אופטיים ניתנים למתיחה פועלים כחיישני עקמומיות, התארכות וכוח ביד רובוטית רכה.
דוקטורנט Huichan Zhao הוא המחבר הראשי של "יד תותבת רכה מעורערת אופטו-אלקטרונית באמצעות מובילי גל אופטיים ניתנים למתיחה", המופיעה במהדורת הבכורה של Science Robotics. העיתון שפורסם ב-6 בדצמבר; תרמו גם הדוקטורנטים קווין אובריאן ושו לי, שניהם מהמעבדה של שפרד.
"לרוב הרובוטים כיום יש חיישנים בחלק החיצוני של הגוף שמזהים דברים מפני השטח", אמר ג'או. "החיישנים שלנו משולבים בתוך הגוף, כך שהם יכולים למעשה לזהות כוחות המועברים בעובי הרובוט, בדיוק כמו שאנחנו וכל האורגניזמים עושים כשאנחנו מרגישים כאב, למשל."
מוליכי גל אופטיים נמצאים בשימוש מאז תחילת שנות ה-1970 עבור פונקציות חישה רבות, כולל מישוש, מיקום ואקוסטי. ייצור במקור היה תהליך מסובך, אך ההופעה במהלך 20 השנים האחרונות של ליטוגרפיה רכה והדפסה תלת מימדית הובילה לפיתוח חיישנים אלסטומריים המיוצרים בקלות ומשולבים באפליקציה רובוטית רכה.
קבוצת שפרד השתמשה בתהליך ליתוגרפיה רכה בן ארבעה שלבים כדי לייצר את הליבה (שדרכה מתפשט האור), ואת החיפוי (המשטח החיצוני של מוליך הגל), אשר מכילה גם את ה-LED (דיודה פולטת אור) ואת הפוטודיודה.
ככל שהיד התותבת מתעוותת יותר, כך יאבד יותר אור דרך הליבה. אובדן אור משתנה, כפי שזוהה על ידי הפוטודיודה, הוא המאפשר לתותבת "לחוש" את סביבתה.
"אם שום אור לא אבד כשאנחנו מכופפים את התותבת, לא היינו מקבלים מידע על מצב החיישן", אמר שפרד. "כמות ההפסד תלויה באיך שהוא מתכופף."
הקבוצה השתמשה בתותבת האופטו-אלקטרונית שלה כדי לבצע מגוון משימות, כולל אחיזה וחיטוט הן לצורה והן למרקם. בעיקר, היד הצליחה לסרוק שלוש עגבניות ולקבוע, לפי הרכות, מהי הבשלה ביותר.
ג'או אמר לטכנולוגיה הזו שימושים פוטנציאליים רבים מעבר לתותבות, כולל רובוטים בהשראת ביו, ששפרד חקר יחד עם מייסון פק, פרופסור חבר להנדסת מכונות וחלל, לשימוש בחקר החלל.
"לפרויקט הזה אין משוב חושי", אמר שפרד, בהתייחס לשיתוף הפעולה עם פק, "אבל אם היו לנו חיישנים, נוכל לנטר בזמן אמת את שינוי הצורה במהלך הבעירה [באמצעות אלקטרוליזה של מים] ולפתח רצפי הפעלה טובים יותר כדי לבצע זה זז מהר יותר."
עבודה עתידית על מובילי גל אופטיים ברובוטיקה רכה תתמקד ביכולות חושיות מוגברות, בין היתר על ידי הדפסת תלת מימד של צורות חיישנים מורכבות יותר, ועל ידי שילוב למידת מכונה כדרך לניתוק אותות ממספר מוגבר של חיישנים. "כרגע," אמר שפרד, "קשה לזהות מאיפה מגיע מגע."
עבודה זו נתמכה על ידי מענק ממשרד חיל האוויר למחקר מדעי, ועשתה שימוש ב מתקן המדע והטכנולוגיה של קורנל NanoScale ו מרכז קורנל לחקר חומרים, שניהם נתמכים על ידי הקרן הלאומית למדע.
- טום פליישמן, אוניברסיטת קורנל