طور علماء جلدًا إلكترونيًا جديدًا فائق الحساسية، يمنح الروبوتات والأطراف الصناعية قدرة غير مسبوقة على الشعور باللمس، الحرارة، والوخز. يتكون الابتكار من هيدروجيل مرن وموصل، ويتميز بمستشعر واحد متعدد الوسائط لرصد المحفزات المتنوعة، مما يقلل التكلفة ويزيد المتانة، ويفتح آفاقًا واسعة لتفاعل الآلات مع البيئة بطرق تحاكي البشر.
هيدروجيل مرن ومستشعر موحد
تتكون المادة الجديدة من هيدروجيل جيلاتيني يتميز بمرونته العالية وقدرته على توصيل الكهرباء بشكل فعال. هذا الهيدروجيل يمكن تشكيله بسهولة ليتناسب مع مختلف الأسطح، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب مرونة فائقة. هذه الخصائص تضمن تكيف الجلد الإلكتروني مع حركات الروبوتات أو الأطراف الصناعية دون التأثير على وظيفته.
عند دمج الهيدروجيل مع شبكة دقيقة من الأقطاب الكهربائية، يصبح قادرًا على التقاط إشارات دقيقة. يسجل هذا النظام إشارات من مئات الآلاف من المسارات، حيث يعكس كل مسار نوعًا محددًا من الإحساس. هذا التكامل بين المواد الموصلة وشبكة الاستشعار يمكن الروبوتات من فهم تفاعلاتها مع العالم المحيط بدقة غير مسبوقة.
يبرز الابتكار بفضل استخدامه لمستشعر واحد “متعدد الوسائط”، على عكس الجلود الإلكترونية التقليدية التي تعتمد على مستشعرات متعددة لكل نوع من الأحاسيس. هذا المستشعر الواحد يمكنه رصد مجموعة واسعة من المحفزات، مثل الضغط، ودرجة الحرارة، وحتى التلف المادي. هذا التصميم يقلل التكاليف بشكل كبير ويعزز من متانة الجلد الإلكتروني وقدرته على الاستجابة لمختلف الظروف.
اختبارات قاسية ونتائج مبهرة
لتقييم فعالية الجلد الإلكتروني الجديد، قام الباحثون بصب المادة على شكل يد بشرية طبقًا لما ذكرته مجلة “ساينس روبوتيكس”. أخضعت هذه اليد لسلسلة من التجارب القاسية والشاملة، تضمنت التعرض لحرارة عالية، والوخز بأدوات حادة، وحتى الشق بالمشرط لتقييم قدرته على رصد الإصابات.
جمع الباحثون خلال هذه الاختبارات كمية هائلة من البيانات، تجاوزت 1.7 مليون معلومة من 860 ألف مسار موصل. شكلت هذه البيانات المتنوعة أساسًا قويًا لتدريب نظام تعلم آلي. بعد تغذية النظام بهذه المعلومات، أصبح قادرًا على التعرّف بدقة عالية على طبيعة كل لمسة أو محفز يتلقاه الجلد، مما يفتح آفاقًا جديدة للفهم الآلي للإحساس.
آفاق واسعة للروبوتات الذكية
يمثل هذا التطور خطوة مهمة نحو بناء روبوتات يمكنها التفاعل مع بيئتها بطرق تحاكي التفاعل البشري الطبيعي. تتيح هذه القدرة الجديدة للروبوتات استكشاف العالم المحيط بها بأمان أكبر وفعالية أعلى، مما يجعلها أكثر فائدة في مجموعة واسعة من التطبيقات المعقدة.
يمكن لهذا الجلد الإلكتروني أن يكون مفيدًا في مجالات متعددة، بما في ذلك تطوير الروبوتات المساعدة التي تتفاعل مباشرة مع البشر في المنازل أو المستشفيات. كما يعزز من قدرات الأطراف الصناعية الذكية، مما يمنح مستخدميها إحساسًا أكثر واقعية باللمس. تشمل التطبيقات المحتملة أيضًا أنظمة السلامة في السيارات لتعزيز استشعار التلامس، ودعم فرق الإنقاذ في الكوارث لتقييم الأضرار أو البحث عن ناجين بشكل أدق.
أوضح توماس جورج ثوروثيل، المؤلف المشارك في الدراسة والمحاضر في علم الروبوتات والذكاء الاصطناعي في كلية لندن الجامعية، أن التقنية ما زالت في طور التطور. وأشار في بيان له إلى أنهم لم يصلوا بعد إلى المستوى الذي يضاهي فيه الجلد الآلي الجلد البشري تمامًا، لكنه أكد أن هذا الابتكار يتفوق على أي حلول أخرى متوفرة حاليًا في السوق.