Yeni ‘Elektronik Deri’ Robotlara İnsan Dokunuşu Kazandırıyor
Robotikçiler uzun zamandır kabuğunu kırmadan yumurta alabilen ve tahta gibi hissettirmeden el sıkışabilen makineler hayal ediyorlar. Ancak çoğu robot hala dünyayı sinirler aracılığıyla değil, sayılarla kavrıyor.
Bu boşluk, robotik eli kaplayan ve tüm yüzeyi sensöre dönüştüren esnek jelatin “deri” sayesinde bugün daralmaktadır.
Araştırmacılar, bu malzemenin dokunma verilerini toplarken üretim maliyetinin sadece birkaç dolar olduğunu söylüyor.
Robot derisinin nesneleri güvenli bir şekilde tutabilmesi için neden dokunma hissi olması gerekir?
Duygu hissetmeyen bir el sadece bir kıskaçtır. Depolarda veya meyve bahçelerinde kullanılan robotlar genellikle sadece kameralara güvenirler ve yumuşak veya düzensiz nesneleri tutmakta zorlanırlar, bu da güvenlik ve hızın önemli olduğu yerlerde kullanımlarını yavaşlatır.
İnsan epidermisi gibi esneyen elektronik deriler yıllardır araştırılıyor, ancak birçok tasarım kolayca yırtılıyor veya düzinelerce kırılgan sensör karosuna güveniyor.
Güvenilir dokunma özelliğinin eklenmesi, daha iyi protezler de sağlıyor. Gelişmiş biyonik uzuv kullanıcıları, artık her hareketi izlemek zorunda kalmadıkları için, kaba bir basınç hissi bile ayakkabı bağlamayı kolaylaştırdığını bildiriyor.
Mühendisler bu nedenle doğal hissettiren, sinyalleri ileten ve günlük darbelere dayanıklı malzemeler arıyorlar.
Ucuz cilt, robotlara gerçek zamanlı algılama yeteneği kazandırıyor.
Cambridge UCL cildi, iletken tuzla karıştırılmış jelatin bazlı bir hidrojel ile başlıyor.
Ekip, yumuşak karışımı eritip eldiven şeklindeki kalıba döküyor ve hazır robot eline takıyor.
Sinyaller, bazı tıbbi görüntüleme tarayıcılarının arkasındaki fizikle aynı olan elektriksel empedans tomografisi (EIT) kullanılarak okunur.
Bileğindeki otuz iki bakır elektrot, küçük akımlar enjekte eder ve jeldeki 860.000’den fazla mikroskobik yoldan geçen voltaj modellerini ölçer.
Hardman, “Bu malzemelerden çok fazla bilgi elde edebiliyoruz – binlerce ölçümü çok hızlı bir şekilde yapabiliyorlar” dedi.
Hidrojel, 90 dereceye kadar bükülmeye dayanır ve kesilip yeniden birleştirildikten sonra eski haline döner. Bu özellik, bu yıl bildirilen yeni kendi kendini onaran elektronik derilerle ortaktır.
Milyonlarca veri noktasının ortaya çıkardıkları
Laboratuvar testlerinde eldiven, bir peni ağırlığından daha hafif bir parmak dokunuşunu algıladı ve bir saniyeden kısa sürede 248 °F sıcaklıkta bir nokta tespit etti.
Bu başarılar, yoğun iç ağdan kaynaklanıyor: Araştırmacılar, bir avuç elektrotla el nesneleri tutarken 1,7 milyon veri noktası topladılar.
Bu selden anlam çıkarmak için makine öğrenimi gerekiyordu. Grup, belirli uyaranlar altında en çok değişen yollara odaklanmak için bir algoritma eğitti ve sistemin çok noktalı sıkıştırmadan kaynaklanan kesme hasarını yüzde 96 doğrulukla ayırt etmesini sağladı.
Benzer veri odaklı budama, yumuşak robotlar için üretilen önceki EIT derilerinde çözünürlüğü artırdı.
Eline dokunmayı yorumlamayı öğretmek
Ham empedans grafikleri çıplak gözle bakıldığında statik gibi görünür. Eğitimden sonra eldiven, hafif bir dokunmayı çeyrek inç içinde lokalize edebildi, kuvveti 0,1 pound içinde tahmin edebildi ve kesikler jeli kesmeden çok önce işaretleyebildi.
“Birden fazla sinyali algılayan tek tip sensör, üretimi basitleştirir. Robotik derinin insan derisi kadar iyi olduğu bir seviyeye henüz ulaşmadık, ancak şu anda piyasada bulunan diğer ürünlerden daha iyi olduğunu düşünüyoruz,” diyor Dr. Thomas George Thuruthel.
Malzeme radyo dalgalarına karşı şeffaf olduğu için, ekip yumuşak dronları veya arama-kurtarma kıskaçlarını saran kablosuz versiyonlar öngörüyor.
Geçen yıl yayınlanan ilgili bir damlacık izleme e-derisi, tek katmanlı tasarımların su kalitesini izleme gibi niş görevleri yerine getirmek için nasıl dönüşebileceğini gösteriyor.
Robotik derinin gerçek hayattaki kullanımı
Otomobil üreticileri, gösterge panellerini kapasitif dokunmatik filmle dolduruyor; ısı ve hasarı da algılayan ucuz bir katman, bileşenler aşırı ısınmadan önce sürücüleri uyarabilir.
Cilt, fabrika zeminlerinde işbirlikçi robot tutucuların kaplaması olarak kullanılabilir ve insanlar yanından geçerken kesinti süresini azaltabilir.
Protezlerde jelatin rahat bir arayüz oluşturur ve kalan uzuvları sağlıklı tutan vitaminlerle zenginleştirilebilir.
Malzemenin düşük maliyeti (jelatin, tuz ve silikon kılıf) cerrahların çok fazla bastırdıklarında uyarı veren yumuşak retraktörler gibi tek kullanımlık tıbbi aletler için de uygundur.
İnsan cildiyle karşılaştırıldığında
Yeni malzeme insan derisi kadar hassas olmasa da, bazı temel özelliklerini taklit eder. Birden fazla noktadan ve sürekli bir yüzeyden bir dizi uyaranı, basıncı, ısıyı ve keskin teması aynı anda kaydedebilir.
İnsan derisi, ince çözünürlük, yenilenme yeteneği ve biyolojik entegrasyon açısından hala daha üstündür. Ancak robotik versiyon, zamanla yara izi bırakmadığı ve hassasiyetini kaybetmediği için dayanıklılık açısından bir avantaja sahiptir.
Robot derisi araştırmalarının geleceği
Grup, birçok su bazlı jelin ortak zayıf noktası olan ultraviyole ışığa ve dehidrasyona karşı hidrojelin dayanıklılığını artırmayı hedefliyor.
Eldiveni su geçirmez bandajlara benzer nefes alabilen bir elastomer ile kaplamak, sinyalleri bozmadan raf ömrünü üç katına çıkarabilir.
Ayrıca, elektronik parçaları küçültmeyi planlıyorlar, böylece pil ve radyo parmak ucuna sığabilecek. Eğer bu gerçekleşirse, insan ve makine arasındaki asırlık el sıkışma nihayet her iki taraf için de tanıdık gelebilir.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Yeni ‘Elektronik Deri’ Robotlara İnsan Dokunuşu Kazandırıyor
/Yeni ‘Elektronik Deri’ Robotlara İnsan Dokunuşu Kazandırıyor/