หุ่นยนต์นุ่มที่สามารถรับรู้สัมผัสแรงกดการเคลื่อนไหวและอุณหภูมิ
หุ่นยนต์นุ่มนิ่มที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติที่สามารถคลานว่ายน้ำถือวัตถุที่บอบบางและยังช่วยให้หัวใจเต้นแรงซึ่งประดิษฐ์ขึ้นที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด นักวิจัยจาก Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) และ Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ได้พัฒนาแพลตฟอร์มสำหรับสร้างหุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่มพร้อมเซ็นเซอร์ฝังตัว เซ็นเซอร์สามารถตรวจจับการเคลื่อนไหวการสัมผัสและอุณหภูมิได้
“ งานวิจัยของเราแสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าพื้นฐานของหุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่ม” Ryan Truby ผู้เขียนบทความคนแรกและปริญญาเอกล่าสุดกล่าว จบการศึกษาที่ SEAS “ แพลตฟอร์มการผลิตของเราช่วยให้รูปแบบการตรวจจับที่ซับซ้อนสามารถรวมเข้ากับระบบหุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่มได้อย่างง่ายดาย”
นักวิจัยได้พัฒนาลิงก์สื่อกระแสไฟฟ้าที่ใช้ไอออนิกอินทรีย์โดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเนื่องจากประสบปัญหาในการรวมเซ็นเซอร์เนื่องจากโครงสร้างที่แข็ง
“ ในปัจจุบันระบบเซ็นเซอร์ / แอคชูเอเตอร์แบบบูรณาการส่วนใหญ่ที่ใช้ในหุ่นยนต์อ่อนนั้นค่อนข้างเป็นพื้นฐาน” Michael Wehner อดีตเพื่อนร่วมปริญญาเอกของ SEAS และผู้ร่วมเขียนบทความกล่าว “ ด้วยการพิมพ์เซ็นเซอร์ของเหลวไอออนิกโดยตรงภายในระบบที่อ่อนนุ่มเหล่านี้เราจึงเปิดช่องทางใหม่ในการออกแบบและการประดิษฐ์อุปกรณ์ที่จะช่วยให้สามารถควบคุมหุ่นยนต์แบบซอฟต์โรบ็อตแบบวงปิดได้อย่างแท้จริง”
“ งานนี้เป็นตัวอย่างล่าสุดของความสามารถในการใช้งานที่ได้จากการพิมพ์ 3 มิติแบบฝังซึ่งเป็นเทคนิคที่บุกเบิกโดยห้องปฏิบัติการของเรา” ลูอิสกล่าว
“ ฟังก์ชันและความยืดหยุ่นในการออกแบบของวิธีนี้ไม่มีใครเทียบได้” ทรูบี้กล่าว “ หมึกใหม่นี้รวมกับกระบวนการพิมพ์ 3 มิติในตัวของเราทำให้เราสามารถรวมทั้งการตรวจจับและการสั่งงานที่นุ่มนวลไว้ในระบบหุ่นยนต์แบบนุ่มในตัวเดียว”
สำหรับการทดสอบเซ็นเซอร์ทีมนักวิจัยได้พิมพ์กริปเปอร์หุ่นยนต์แบบนิ่มซึ่งประกอบไปด้วยนิ้วนุ่ม ๆ สามนิ้วหรือตัวกระตุ้น สำหรับการตรวจจับแรงดันเงินเฟ้อความโค้งการสัมผัสและอุณหภูมินักวิจัยได้ทดสอบความสามารถของกริปเปอร์ ด้วยการฝังเซ็นเซอร์หน้าสัมผัสหลายตัวกริปเปอร์จะรับรู้ถึงแสงและสัมผัสที่ลึก
“ โดยทั่วไปแล้วหุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่มถูก จำกัด ด้วยเทคนิคการขึ้นรูปแบบเดิมที่ จำกัด การเลือกรูปทรงเรขาคณิตหรือในกรณีของการพิมพ์ 3 มิติเชิงพาณิชย์การเลือกวัสดุที่ขัดขวางทางเลือกในการออกแบบ” โรเบิร์ตวูดศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ของชาร์ลส์ริเวอร์ที่ SEAS, Core กล่าว สมาชิกคณะของ Wyss Institute และผู้ร่วมเขียนบทความ “ เทคนิคที่พัฒนาขึ้นใน Lewis Lab มีโอกาสที่จะปฏิวัติวิธีการสร้างหุ่นยนต์โดยย้ายออกจากกระบวนการตามลำดับและสร้างหุ่นยนต์ที่ซับซ้อนและเป็นเสาหินพร้อมเซ็นเซอร์และตัวกระตุ้นแบบฝัง”
นอกจากนี้นักวิจัยหวังว่าจะใช้พลังของแมชชีนเลิร์นนิงในการฝึกอุปกรณ์เหล่านี้ให้จับวัตถุที่มีขนาดรูปร่างพื้นผิวและอุณหภูมิที่แตกต่างกัน งานวิจัยนี้ร่วมเขียนโดย Abigail Grosskopf, Daniel Vogt และ Sebastien Uzel และยังได้รับการสนับสนุนจาก National Science Foundation ผ่าน Harvard MRSEC และ Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering