استفاده از سبیل هایی شبیه به سبیل گربه‌ برای کمک در کنترل و هدایت ربات ها

محققانی در آزمایشگاه برکلی و دانشگاه کالیفرنیا (UC) برکلی موفق به ساخت گونه‌ای از سنسورهای لمسی حساسی شده‌اند که شبیه به سبیل های یک گربه است. این سنسور که با نام “e-whisker” شناخته می شود، می‌تواند برای کمک به ربات ها در هدایت آن‌ها در یک محیط مورد استفاده قرار گیرد.

بر اساس توضیحات علی جاوی، یکی از اعضای آزمایشگاه برکلی، سبیل توسط حیوانات خاصی استفاده می شود تا بر مسیر باد نظارت داشته باشند و در اطراف موانع و فضاها حرکت کنند. این سبیل های مصنوعی که توسط جاوی و تیم او ساخته شده اند، به فشار عکس‌العمل نشان می‌دهند و حساسیت آن‌ها تا حدی است که حتی به فشار کوچکی که یک اسکناس یک دلاری ساکن بر میز وارد می‌کند (حدود یک پاسکال)، حساس می باشند.

جاوی می‌گوید: “سبیل های الکترونیکی ما شامل فیبرهای الاستیک با نسبت طول به عرض بالایی هستند که به وسیله ی فیلم‌های مرکب رسانا از نانولوله ها و نانوذرات پوشیده می‌شوند. در آزمایش ها، این سبیل ها۱۰ برابر بیشتر از تمام سنسورهای فشار خازنی و مقاومتی که پیش از این گزارش شده اند، نسبت به فشار حساس بودند.”

برای ایجاد e-whiskerها یا همان سبیل های الکترونیکی، محققان از یک خمیر نانولوله کربنی برای شکل دادن به یک ماتریس شبکه ای انعطاف پذیر و رسانای الکتریکی بهره بردند. سپس یک فیلم نازک از نانوذرات نقره اضافه گردید که موجب شد این ماتریس به فشار مکانیکی حساس شود. بر اساس گفته‌های جاوی، حساسیت و مقاومت الکتریکی فیلم مرکب می‌تواند با تنظیم نسبت کربن با نانوذرات نقره، تغییر یابد.

پس از آماده شدن، این ترکیب بر روی فیبرهای الاستیک، رنگ‌آمیزی یا چاپ می‌شود تا e-whiskerها شکل بگیرند. اضافه کردن e-whiskerها به یک ربات اجازه می‌دهد تا آن ربات بتواند موانع را به همان صورتی که یک گربه عمل می کند، تشخیص دهد و در تصمیم گیری برای تعیین جهت و مسیر حرکت کمک خواهد کرد.

کونیهارو تاکِیْ، عضو این تیم پژوهشی توضیح می‌دهد که ایده اولیه e-whiskerها، حدود سه سال پیش بخاطر درخواست یک محقق رباتیک در طول کار این تیم بر روی پوست الکترونیکی مصنوعی شکل گرفته بود. در همان زمان، هیچ وسیله‌ای برای تحقق بخشیدن به این ایده وجود نداشت، اما به دنبال توسعه ی سنسورهای بسیار حساس به فشار، این طرح مفهومی توانست گامی به جلو بردارد.

این تیم برای نمایش e-whiskerها، از آن‌ها برای تولید نقشه های ۲ بعدی و ۳ بعدی از جریان باد استفاده کرده است. در حال حاضر با e-whiskerها فقط می‌توان اطلاعات فشار را بدست آورد، اما ادغام سنسورهای بیشتر و مدارهای پردازش سیگنال امکان کاربردهای دیگر را به وجود خواهد آورد.

تاکی می‌گوید: “ما در اینجاe-whisker را به وسیله ی تشکیل سنسور فشار بر روی ساختار پلیمری e-whisker نشان دادیم. ما فکر می‌کنیم که این نمایش نه تنها برای e-whisker بسیار مهم است، بلکه برای چاپ قطعات الکترونیک نیز از اهمیت زیادی برخوردار می‌باشد. این تکنولوژی همچنین می‌تواند برای کاربردهای بسیاری اعمال شود که از جمله آن‌ها می‌توان به قطعات الکترونیکی پوشیدنی و برخی دیگر از دستگاه‌های انعطاف پذیر اشاره کرد.”