A maiò parte di i robots ottennu a sensazione di afferramentu è tactile per mezu di i motori, chì ponu esse eccessivamente voluminosi è rigidi. Un gruppu di l'Università di Cornell hà ideatu un modu per un robot morbidu per sente u so circondu internamente, in quantu l'omu facenu.
Un gruppu guidatu da Robert Shepherd, prufessore assistente di ingegneria meccanica è aerospaziale è investigatore principale di Laboratoriu di Robotica Organica, hà publicatu un documentu chì descrive cumu i guide d'onda ottiche stretchable agisce cum'è sensori di curvatura, allungamentu è forza in una manu robotica suave.
U studiente di dottoratu Huichan Zhao hè l'autore principale di "Mano protesica morbida innervata optoelettronicamente tramite guide d'onda ottiche estensibili", chì hè prisentatu in a prima edizione di Science Robotics. U paper publicatu u 6 di dicembre; anu cuntribuitu ancu i studienti di duttore Kevin O'Brien è Shuo Li, tramindui di u laboratoriu di Shepherd.
"A maiò parte di i robots oghje anu sensori fora di u corpu chì rilevanu e cose da a superficia", disse Zhao. "I nostri sensori sò integrati in u corpu, cusì ponu veramente detectà e forze trasmesse à traversu u grossu di u robot, assai cum'è noi è tutti l'organisimi facemu quandu sentimu dolore, per esempiu."
E guide d'onda ottiche sò state in usu da u principiu di l'anni 1970 per numerose funzioni di sensazione, cumprese tactile, pusizione è acustica. A fabricazione era urigginariamente un prucessu complicatu, ma l'avventu annantu à l'ultimi 20 anni di litografia suave è stampa 3-D hà purtatu à u sviluppu di sensori elastomerici chì sò facilmente pruduciuti è incorporati in una applicazione robotica suave.
U gruppu di Shepherd hà impiegatu un prucessu di litografia suave in quattru passi per pruduce u core (per mezu di quale a luce si propaga), è u cladding (superficie esterna di a guida d'onda), chì accoglie ancu u LED (diode emettitore di luce) è u photodiode.
Più a manu protesica si deforma, più luce hè persa à traversu u core. Questa perdita variabile di luce, cum'è detectata da u fotodiode, hè ciò chì permette à a protesi di "sensà" u so circondu.
"Se ùn ci hè micca persu di luce quandu pieghemu a protesi, ùn averemu micca infurmazione nantu à u statu di u sensoru", disse Shepherd. "A quantità di perdita dipende da cumu hè piegata".
U gruppu hà utilizatu a so protesi optoelettronica per eseguisce una varietà di travaglii, cumprese a presa è a sonda per a forma è a struttura. In particulare, a manu hà sappiutu scansà trè pumati è determinà, per dolcezza, quale era u più maturu.
Zhao hà dettu chì sta tecnulugia hà assai usi putenziali oltre e protesi, cumprese i robot bio-inspirati, chì Shepherd hà esploratu cù Mason Peck, prufissore assuciatu di ingegneria meccanica è aerospaziale, per l'usu in l'esplorazione spaziale.
"Stu prughjettu ùn hà micca feedback sensoriale", disse Shepherd, riferenu à a cullaburazione cù Peck, "ma se avemu avutu sensori, pudemu monitorà in tempu reale u cambiamentu di forma durante a combustione [per mezu di l'elettrolisi di l'acqua] è sviluppà sequenze di attuazione megliu per fà. si move più veloce ".
U travagliu futuru nantu à e guide d'onda ottiche in robotica soft si focalizeghja nantu à capacità sensoriali aumentate, in parte stampando 3-D forme di sensori più cumplessi, è incorporendu l'apprendimentu macchina cum'è un modu di disaccoppià i segnali da un numeru aumentatu di sensori. "In questu momentu", disse Shepherd, "hè difficiule di localizà induve vene un toccu".
Stu travagliu hè statu sustinutu da una cuncessione da l'Uffiziu di a Ricerca Scientifica di l'Air Force, è hà fattu usu di u Cornell NanoScale Science and Technology Facility e lu Cornell Center for Materials Research, tutti dui sò sustinuti da a National Science Foundation.
- Tom Fleischman, Università Cornell