طراحی مغزهای مایع برای ربات های نرم

طراحی مغزهای مایع برای ربات های نرم

پارسی کاو: پژوهشگران ˮدانشگاه هارواردˮ تلاش می کنند با طراحی عناصر مایع برای ربات های نرم، این ربات ها را به عصر جدیدی وارد کنند.


به گزارش پارسی کاو به نقل از ایسنا و به نقل از ادونسد ساینس نیوز، با افزایش تقاضا برای سیستم های رباتیک، علاقه به ربات های نرم نیز بالا رفته است. مزیت این ماشین های نرم، افزایش توانایی ظریف لمس کردن، جا گرفتن در فضاهای محدود و قابلیت کار کردن بصورت ایمن در اطراف انسان های لطمه دیده است.
با این وجود، ربات های نرم هنوز دارای عناصر سفت و سختی هستند که مانع از کاربرد آنها می شوند برای اینکه این ماشین ها همچنان به واحدهای کنترل حاوی دریچه های الکترومکانیکی بزرگ وابسته هستند. این مساله می تواند مقیاس پذیری ربات های نرم را محدود کند و تحرک آنها را کم کند. این امر خصوصاً در مورد ربات های نرم که برای پرسه زدن آزادانه طراحی شده اند، دشوار است.
این محدودیت سبب شده است تا پژوهشگران، کنترل کننده های کامپیوتری و میکروکنترل کننده های مایع را برای جایگزینی سیستم های سفت و سخت در نظر بگیرند.
پژوهش جدیدی که در "دانشگاه هاروارد"(Harvard University) انجام شده است، یک تقویت کننده الکترونیکی نرم و مایع را پیشنهاد می دهد و طراحی، ساخت و تحلیل و بررسی آنرا ارائه می دهد؛ به این امید که این تقویت کننده الکترونیکی بتواند گامی به سمت ابداع ربات های نرم کاملا مستقل با حداقل اجزای سفت باشد. در قلب این طرح، ریزسیالات و کامپیوتر هایی قرار دارند که سیگنال های الکتریکی انتقال یافته را با سیگنال های حمل شده توسط مایعات تعویض می کنند.
"الیزابت گالاردو هویا"(Elizabeth Gallardo Hevia)، پژوهشگر دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه هاروارد و پژوهشگر ارشد این پروژه اظهار داشت: بطور سنتی، ما کامپیوتر ها را اشیایی می پنداریم که سیگنال های الکتریکی را پردازش می کنند اما در این پژوهش، از مایعاتی مانند آب برای تامین انرژی کامپیوتر بهره برده ایم. ما بجای سیم های رسانا، از کانال های لاستیکی توخالی برای جریان یافتن مایع استفاده کردیم. شبکه ای از کانال های دارای الگوی راهبردی می تواند به دستگاهی منتهی شود که عملیاتی مشابه آنچه در یک کامپیوتر الکتریکی صورت می گیرد، انجام می دهد.
هویا افزود: این کار به دانشمندان و مهندسان امکان می دهد تا از مواد نرمی بهره گیرند که با مایعات کار می کنند و قدرت محاسباتی را در کاربردهایی به وجود آورند که در آنها، به کار بردن مایعات سودمندتر از به کار بردن مواد سفت متکی به برق است.
یک گام مهم وجود دارد که باید برای تحقق یافتن این امکان برداشته شود. برای اینکه یک ربات نرم حرکت نماید، سیگنال های مبتنی بر مایع باید تقویت شوند.

تحت فشار گذاشتن ربات های نرم
برای اینکه مدارهای میکروسیال گزینه مناسبی برای کنترل ربات نرم باشند، سیگنال های کنترل کننده باید تقویت شوند تا دستگاه بتواند کار سودمندی را انجام دهد.
هویا اظهار داشت: یک تقویت کننده، سیگنالی را تقویت می کند که در مورد پژوهش ما جریانی از هوا یا آب است. جریان دارای سرعتی است که مایع در آن جریان می یابد و بسته به مقدار مایعی که در یک زمان معین اهتمام دارد از یک کانال عبور کند، فشار وارد می شود. ما دوست داریم سیگنال ها را کوچک نگه داریم تا از سرعت اطمینان حاصل نماییم. مایع درحال حرکت در سراسر شبکه بزرگ کانال ها، مشابه پردازش سیگنال در مهندسی برق است.
این سرعت ها و فشارهای کوچک، برای حرکت کردن یک ربات نرم کافی نیست. ربات به جریان های پرفشار نیاز دارد تا بتواند متحرک باشد و جریان های پرسرعت را نیز برای اطمینان از حرکت کردن با سرعت معقول نیاز دارد. هویا افزود: به عنوان مثال، یک ربات نرم که راه می رود و پاهای استوانه ای بادی دارد، به مقدار زیادی مایع برای پر کردن پاها نیازمند است اما باید سریع پر شود تا بتواند راه برود یا بدود. بنا بر این است که ما برای افزایش سرعت و فشار سیگنال کوچک بین کامپیوتر پردازش کننده سیگنال و پاهای ربات، به یک تقویت کننده نیاز داریم.


تقویت کننده سیال این گروه پژوهشی، افزایش فشار را تسهیل می کند و ورودی های جریان و فشار را به محدوده ای می رساند که برای عملکرد محرک های متداول سیال در ربات های نرم مناسب می باشد.
هویا اظهار داشت: ما هنوز یک کامپیوتر کاملا سیال را در رابطه با یک ربات نرم ندیده ایم برای اینکه حوزه میکروسیالات بیشتر بر تجزیه اجزای یک کامپیوتر متمرکز شده است.

یک "بایمکس" در زندگی واقعی



کاربردهای آینده کامپیوتر های سیال و رباتیک نرم، همراه با این واقعیت که میکروسیال درحال تغییر دادن تصویر رایج کامپیوتر به عنوان یک فناوری متشکل از سیم های مسی و تراشه های سیلیکونی، برای هویا هیجان انگیز است.
وی ادامه داد: هم اکنون به لطف دستگاه های تولید شده از مواد نرم، خیلی از برنامه های کاربردی ممکن شده اند یا روش کار کردن آنها بهبود یافته است. به عنوان مثال، ما حالا رویای ربات های خانگی را در سر داریم که می توانند تعامل نزدیکی با انسان داشته باشند.
همچنین، هویا کاربرد ربات های نرم را در زیست شناسی دریایی اشاره کرد. زیست شناسی دریایی، حوزه ای است که شاید آنها بتوانند نمونه ها را از اقیانوس بازیابی کنند یا دستگاه های مخصوص ضبط کردن را بدون لطمه رساندن به نهنگ ها روی آنها قرار دهند. در پزشکی، می توان از ربات های نرم برای توانبخشی که بوسیله دستگاه های هوشمند نرم و پوشیدنی به خیلی از بیماران ارائه می شود، استفاده نمود. با این وجود، بهترین اهداف ممکنست هنوز در راه باشند.
هویا اشاره کرد که برای پیشرفت های بیشتر، به درک بهتر قابلیت ها و محدودیت های کامپیوتر های سیال در ساخت دستگاه های عمومی تر نیاز است که می توان آنها را به آسانی برای برنامه خاصی که در آن استفاده می شوند، تنظیم کرد.
در همین راستا، هویا و گروهش هم اکنون روی ادغام عناصر سنسور در کامپیوتر سیال کار می کنند تا بتواند به ورودی ها پاسخ دهد. آنها می خواهند که اگر مقرر است یک ربات نرم در را باز کند، وقتی در را احساس کرد، دستگیره را بچرخاند.
هویا با تأکید بر نیاز به بلوغ این فناوری و تکمیل طراحی آن اظهار داشت: پژوهشگران باید نحوه ادغام صحیح این فناوری در دستگاه های نرم را بیابند تا اطمینان حاصل شود که دستگاهها در مناطق مناسبی قرار می گیرند.
وی ادامه داد: من می بینم که این فناوری در ربات های مخصوص سرگرمی، دستگاه های پوشیدنی که عملکرد ورزشکاران را ردیابی می کنند و ربات های خانگی که جهت زندگی کردن با انسان طراحی می شوند، ادغام شده است. به عنوان مثال، برای یک "بایمکس"(Baymax) نرم بادی، کامپیوتر نرم باید جایی در داخل ربات باشد. در مورد پوشیدنی ها، ما می خواهیم که سطح دستگاه بدون ایجاد حجم اضافی پوشش داده شود و برای ربات های به کار گرفته شده در خانه، کابل هایی را لازم نداشته باشیم که به ربات منتهی شود و به وسایل خانه بپیچد. در عوض، کامپیوتر نرم باید با سایر مواد نرم سازنده ربات یکپارچه سازی شود.
این پژوهش، در مجله "Advanced Intelligent Systems" به چاپ رسید.




منبع:

1401/08/30
13:02:39
5.0 / 5
257
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۴ بعلاوه ۱
ParsiKav