پایگاه رصد علم و فناوری، به نقل از سایت ساینس دایلی، به لطف کشف جدید در حوزه خواص مولکولی کریستال‌های مایع در معرض نور قرار گرفته، ربات‌ها و دوربین‌های آینده می‌توانند از کریستال‌های مایع ساخته شوند.

به گزارش ساینس دایلی، «آلوین مودین» دانشجوی دکتری فیزیک در «دانشگاه جانز هاپکینز» و نویسنده مقاله منتشر کننده این گزارش؛ گفت:

با استفاده از این روش هر آزمایشگاهی با یک میکروسکوپ و مجموعه‌ای از لنزها می‌تواند ترکیبات و آرایه کریستال مایع را در هر الگویی که بخواهد، تنظیم کند. آزمایشگاه های صنعتی و تولیدکنندگان احتمالا می توانند این روش طی یک روز به مرحله اجرائی برسانند.

کریستال مایع

مولکول های کریستال مایع همانند مایعات دارای قابلیت جریان هستند. اما آنها برخی ویژگی های ساختار داخلی بلورهای جامد را نیز دارا هستند که در پاسخ به محرک‌های قابل تغییر هستند. آنها در صفحه‌های نمایش «ال سی دی»، ابزارهای تصویربرداری بیومدیکال و سایر دستگاه های نیازمند کنترل دقیق نور و حرکت‌های دقیق قابل بکارگیری می‌باشند.

مودین در عین حال خاطرنشان کرد که کنترل آرایه آنها در سه بُعد نیازمند تکنیک‌های پرهزینه و پیچیده است.

این تیم تحقیقاتی که شامل چند اساتید فیزیک دانشگاه جانز هاپکینز است، کشف کرد که می‌تواند سوگیری سه‌بُعدی کریستال های مایع را از طریق کنترل تماس نور با یک ماده فتوولتاییک رسوب شده روی شیشه، دستکاری کند.

روش انجام

آنها نور پلاریزه و غیرقطبی را از طریق میکروسکوپ به کریستال های مایع می تابانند. در نور پلاریزه، امواج نور در جهات خاص به جای تصادفی در همه جهات، مانند نور غیرقطبی نوسان می کنند. این تیم از این روش برای ایجاد عدسی میکروسکوپی از کریستال های مایع استفاده کرده اند که قادر به تمرکز نور بسته به قطبش نوری است که از آن می تابد.

ابتدا، تیم از نور پلاریزه شده برای تراز کردن کریستال های مایع روی یک سطح استفاده نمودند. سپس از نور معمولی برای تغییر جهت دادن کریستال های مایع به سمت بالی آن صفحه استفاده کردند. این به آنها اجازه داد تا جهت گیری دو نوع کریستال مایع رایج را کنترل کنند و الگوهایی با ویژگی هایی به اندازه چند میکرومتر، یعنی کسری از ضخامت موی انسان ایجاد کنند.

سرا، که همچنین یکی از همکاران این پژوهش و استاد دانشگاه جنوب دانمارک است، گفت:

یافته‌ها می‌تواند منجر به ایجاد ابزارهای قابل برنامه‌ریزی شود که در پاسخ به محرک‌ها تغییر شکل می‌دهند. مانند ابزارهایی که در ربات‌های نرم و لاستیکی برای کنترل اجسام و محیط‌های پیچیده یا لنزهای دوربین که به طور خودکار بسته به شرایط نوری فوکوس می‌کنند مورد نیاز است.

سرا می‌گوید:

«اگر می‌خواستم یک شکل سه‌بعدی دلخواه مانند بازو یا گیره بسازم، باید کریستال‌های مایع را به‌گونه‌ای تراز می‌کردیم که وقتی تحت یک محرک قرار می‌گرفت، این ماده به طور خود به خود به آن شکل‌ها تغییر ساختار می‌داد. اچالش اصلی تا کنون نحوه کنترل این محور سه بعدی هم ترازی کریستال های مایع بود. اما اکنون راهی برای ایجاد این امکان وجود دارد.

دانشمندان در حال تلاش برای به دست آوردن حق ثبت اختراع برای کشف خود هستند و قصد دارند آن را با انواع مختلف مولکول های کریستال مایع و پلیمرهای جامد ساخته شده از این مولکول ها آزمایش کنند.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به گزارش ایسنا و به نقل از دیلی‌میل، به گفته‌ی روزنامه دولتی “People’s Daily” این گاومیش رباتیک می‌تواند در تمام مسیرها و شرایط جوی به کار خود ادامه دهد و هنگامی که مستقر شود در ماموریت‌های لجستیک و عملیات شناسایی به سربازهای ارتش چین می‌پیوندد و در محیط‌های سختی مثل فضاهای برفی، بیابان‌ها و کوه‌ها به فعالیت می‌پردازد.

طبق گزارش رسانه‌های دولتی چین، این ماموریت شامل کار در مناطق دورافتاده مرزی و مناطق جنگی پر خطر خواهد بود.

این ربات چندین حسگر خواهد داشت که به آن درجه بالایی از آگاهی نسبت به موقعیت می‌دهد.

گاومیش رباتیک چین بر روی چهار پا حرکت می‌کند و ظاهری شبیه به یک “گاومیش”(Yak) دارد و به گفته‌ی تلویزیون مرکزی چین، این ربات بزرگترین و سنگین‌ترین ربات در نوع خود است که قابلیت آن در حرکت خارج از جاده‌ از همه‌ی ربات‌های مشابه بیشتر است.

قد آن نصف قد متوسط یک مرد بالغ معمولی است. این ربات می‌تواند از پله‌ها بالا برود، در میان سنگرها حرکت کند و همچنین از صخره‌ها، جاده‌های خاکی، بیابان‌ها و مناطق برفی عبور کند.

۱۲ مجموعه ماژول مفصلی روی این ربات قرار دارد. که به آن امکان حرکت به سمت جلو و عقب را می‌دهد. این ربات همچنین توانایی حرکت مورب و دویدن را داراست.

به لطف این مفاصل، این ربات به رغم اندازه‌اش قادر به دویدن، پریدن و چرخیدن است. و از حسگرهای خود برای درک محیط اطراف و تشخیص خطرات احتمالی استفاده می‌کند.

آگاهی به محیط تنها به معنای عدم برخورد با موانع نیست. بلکه این ربات اطلاعات تاکتیکی میادین جنگی را دریافت و آن‌ها را به فرمانده ماموریت منتقل می‌کند.

گزارش‌ها حاکی از آن است که برای ارسال تدارکاتی مثل مهمات و مواد غذایی در محیط‌هایی که برای انسان بسیار خطرناک است. می‌توان از این ربات استفاده کرد. این محیط‌ها شامل کوه‌ها، بیابان‌ها، جنگل‌ها و فلات‌ها می‌شود که رسیدن به آن‌ها با خودروهای سنتی کار چالش‌برانگیزی است.

کارشناسانی که با این حوزه آشنایی دارند می‌گویند که می‌توان این ربات را به سلاح مجهز کرد. تا در عملیات‌های شناسایی مسلح مورد استفاده قرار بگیرد.

یکی از کارشناسان که نمی‌خواست نامش فاش شود به گلوبال تایمز گفت که این انتخاب فوق‌العاده‌ای برای ماموریت‌ در مناطق دوردست مرزی است که نیازمند نظارت مداوم هستند. اما شرایط موجود امکان حضور مداوم نیروی انسانی را نمی‌دهد.

چین همچنین دست به ساخت یک سگ رباتیک به نام “گدا”(Geda) زده است که اندازه‌ای مشابه یک سگ واقعی دارد و می‌تواند حدود ۴۰ کیلوگرم وزن را روی پشتش حمل کند.

به گفته‌ی تلوزیون مرکزی چین، “گدا” به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده که می‌تواند فرمان‌ها را درک کند و حتی از تشخیص چهره استفاده کند.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به گزارش ایسنا و به نقل از دیلی‌میل، این ربات مرد آهنی که “آی‌کاب”(iCub) نام دارد توسط متخصصان مؤسسه “ایتالیانو د تکنولوژیا”(Istituto Italiano di Tecnologia) در جنوآ، ایتالیا ساخته شده است.

سیستم‌های رباتیک کف دست آی‌کاب به آن امکان کنترل قدرت و مسیر در هوا را با استفاده از موشک‌های پیشران می‌دهد.

اندازه متوسط آی‌کاب که تنها یک متر است. با توانایی‌های پیشران خود قادر به رسیدن به مناطقی است که انسان‌ها یا پهپادها برای جستجوی بازمانده‌ها قادر به جستجوی آن نیستند.

این ربات یادآور زره مرد آهنی است که تونی استارک، شخصیت سری کمیک‌های مارول آن را به تن کرده بود.

به گفته‌ی متخصصان مؤسسه “ایتالیانو د تکنولوژیا”، حوزه رباتیک از نظر ارائه راه‌حل‌های مقرون به صرفه در هنگام بروز فجایع هنوز عقب‌ است.

وبسایت این موسسه نوشته است که سالانه حدود ۳۰۰ فاجعه طبیعی رخ می‌دهد. آنها باعث مرگ حدود ۹۰ هزار نفر در سراسر جهان شده و بر زندگی ۱۶۰ میلیون نفر اثر می‌گذارد. متاسفانه صنعت رباتیک هنوز قادر به ارائه راه‌حل مقرون به صرفه در این حوزه نیست.

“آی‌کاب” برای بیش از ۱۵ سال در حال توسعه است. نام آن تا حدودی برگرفته از نام “man-cub” از انیمیشن “کتاب جنگل” است.

این ربات با قد ۱۰۴ سانتی‌متری به اندازه یک کودک پنج ساله است. چهره‌ آن کمی ترسناک و عروسکی دارد.

آی‌کاب می‌تواند چهاردست‌وپا حرکت کند. راه برود و برای دستکاری اجسام مانند قطعات ساختمان یا آوار بنشیند. دست‌های آن برای انجام کارهای پیچیده طراحی شده است.

این یکی از معدود پلتفرم‌ها در دنیا است که تماما از پوست حساس ساخته شده تا تعاملی ایمن با محیط داشته باشد.

متخصصان مؤسسه “ایتالیانو د تکنولوژیا” ۱۵ سال اخیر را بر روی رباتیک کار کرده‌اند و هدف آن‌ها پیشبرد ایتالیا در این بخش بوده است.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، دوربین‌هایی که در اندازه میکرو ساخته شده‌اند. میکرو دوربین ها این قابلیت را دارند که مشکلات را در بدن انسان شناسایی کنند. آن به ربات‌های فوق‌العاده کوچک امکان بدهند تا توانایی حس کردن داشته باشند. اما روش‌های پیشین، تصاویر مبهمی با میدان دید محدود ثبت کرده‌اند.

پژوهشگران “دانشگاه پرینستون”(Princeton University) و “دانشگاه واشنگتن”(University of Washington) در پروژه مشترکی، با ابداع یک دوربین فوق‌العاده پیچیده به اندازه یک دانه درشت نمک، بر این چالش غلبه کرده‌اند. آنها در پژوهش خود نشان داده‌اند که این سیستم جدید می‌تواند تصاویری واضح و تمام رنگی را تولید کند.

این سیستم با طراحی پردازش محاسباتی و سخت افزار دوربین می‌تواند آندوسکوپی غیرتهاجمی با ربات‌های پزشکی را برای تشخیص و درمان بیماری‌ها امکان‌پذیر سازد و تصویربرداری را برای سایر ربات‌هایی که محدودیت اندازه و وزن دارند، بهبود ببخشد. مجموعه‌های متشکل از هزاران دوربین مشابه این نمونه می‌توانند برای سنجش تمام صحنه استفاده شوند و سطوح را به دوربین تبدیل کنند.

در حالی که یک دوربین سنتی، مجموعه‌ای از لنزهای خمیده شیشه‌ای یا پلاستیکی را برای خم کردن پرتوهای نور در فوکوس به کار می‌برد. این سیستم نوری جدید به فناوری موسوم به “فراسطح”(Metasurface) متکی است که می‌توان آن را شبیه به یک تراشه رایانه‌ای تولید کرد. عرض فراسطح، تنها نیم میلی‌متر است و ۱/۶ میلیون ساختار استوانه‌ای به شکل میله دارد. که هر کدام تقریبا به اندازه ویروس “HIV” هستند.

هر میله، دارای یک هندسه منحصر به فرد است.

آن مانند یک آنتن نوری عمل می‌کند. تغییر طراحی هر میله برای شکل دادن درست کل جبهه موج نوری، ضروری است. با کمک الگوریتم‌های مبتنی بر یادگیری ماشینی، تعامل میله‌ها با نور ممکن می‌شود تا تصاویری را با بالاترین کیفیت و وسیع‌ترین میدان دید برای یک دوربین تمام‌رنگی فراسطحی تولید کند.

یک نوآوری کلیدی در ایجاد دوربین، طراحی یکپارچه الگوریتم‌های پردازش سیگنال و سطح نور بود که تصویر را تولید می‌کنند. “فلیکس هاید”(Felix Heide)، استادیار علوم رایانه‌ای دانشگاه پرینستون و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت:

این کار، دوربین را در شرایط نور طبیعی تقویت کرد. برخلاف دوربین‌های فراسطحی پیشین که به پرتو لیزر آزمایشگاه یا سایر شرایط ایده‌آل برای تولید تصاویر با کیفیت بالا نیاز داشتند.

پژوهشگران، تصاویر تولیدشده با سیستم خود را با نتایج به دست آمده از دوربین‌های فراسطحی پیشین مقایسه کردند. تصاویر ثبت‌شده با نانودوربین‌ها به جز کمی تاری در لبه‌های قاب، قابل مقایسه با تصاویر لنزهای سنتی بودند که حجم آنها بیش از ۵۰۰ هزار برابر است.

سایر لنزهای فوق‌العاده فشرده فراسطحی، مشکلاتی از جمله اعوجاج‌های عمده تصویر، میدان دید کوچک و توانایی محدود در گرفتن طیف کامل نور مرئی را شامل می‌شوند.

“ایتن تسنگ”(Ethan Tseng)، دانشجوی مقطع دکتری علوم رایانه‌ای دانشگاه پرینستون و از سرپرست‌های این پروژه گفت: طراحی و پیکربندی این ریزساختارهای کوچک برای انجام آن چه که می‌خواهید، یک چالش است. این کار برای این وظیفه ویژه یعنی ثبت تصاویر با میدان دید بزرگ، چالش‌برانگیز است. زیرا میلیون‌ها ریزساختار کوچک وجود دارد و مشخص نیست که چگونه می‌توان آنها را با روش بهتری طراحی کرد.

ابداع شبیه‌ساز محاسباتی

“شین کولبرن”(Shane Colburn)، از پژوهشگران این پروژه، با ابداع یک شبیه‌ساز محاسباتی برای آزمایش خودکار پیکربندی‌های گوناگون نانو آنتن، با این چالش مقابله کرد.

به گفته کولبرن، این نوع شبیه‌سازی به دلیل تعداد آنتن‌ها و پیچیدگی تعامل آنها با نور می‌تواند از حافظه و زمان قابل توجهی استفاده کند. او مدلی را برای بررسی کارآمد قابلیت‌های تولید تصویر فراسطحی با دقت کافی ایجاد کرد.

“جیمز وایتهد”(James Whitehead)، دانشجوی مقطع دکتری دانشگاه واشنگتن و از پژوهشگران این پروژه، سطوح فراسطحی را ساخت که مبتنی بر نیترید سیلیسیم بودند. نیترید سیلیسیم، ماده‌ای شیشه مانند است که با روش‌های استاندارد نیمه‌رسانا که برای تولید تراشه‌های رایانه‌ای استفاده می‌شود، سازگاری دارد. این بدان معناست که یک طرح فراسطحی معین را می‌توان به سادگی و با هزینه‌ای کمتر از هزینه تولید لنز دوربین‌های معمولی، به صورت انبوه تولید کرد.

قابلیت‌های محاسباتی

هاید و همکارانش اکنون در تلاش هستند تا قابلیت‌های محاسباتی بیشتری را به دوربین اضافه کنند. آنها مایل هستند تا فراتر از بهینه‌سازی کیفیت تصویر، قابلیت‌ تشخیص دادن اشیا و روش‌های سنجش مربوط به پزشکی و علوم رباتیک را به این فناوری اضافه کنند.

همچنین هاید، استفاده از دوربین‌های فوق فشرده را برای ابداع سطوح به عنوان حسگر در نظر گرفته است. وی افزود: ما می‌توانیم سطوح را به دوربین‌هایی تبدیل کنیم که وضوح فوق‌العاده بالایی دارند. با کمک این فناوری، دیگر به سه دوربین در پشت تلفن همراه خود نیاز نخواهید داشت، بلکه همه قسمت پشت تلفن همراه شما به یک دوربین بزرگ تبدیل می‌شود. ما می‌توانیم به روش‌های کاملا متفاوتی برای ساخت این دستگاه‌ها در آینده فکر کنیم.

این پژوهش، در مجله “Nature Communications” به چاپ رسید.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به گزارش ایسنا، CES به عنوان بزرگترین نمایشگاه در نوع خود، تمام جنبه‌های صنعت را تحت پوشش قرار می‌دهد. این نمایشگاه بزرگترین غول‌های فناوری و متفکران پیشرو در این حوزه را به خود جذب می‌کند. نمایشگاه CES اولین بار در سال ۱۹۶۷ میلادی در شهر نیویورک برگزار شد. از آن زمان تاکنون هزاران محصول سالانه در این نمایشگاه معرفی شده است که برخی از آنها دنیا را تکان داده و زندگی بشر را متحول کرده‌اند. نمایشگاه “CES ۲۰۲۲” آغاز شده است و حال برخی شرکت‌های فناوری از آخرین فناوری‌های خود طی این رویداد مهم رونمایی کرده‌اند.

به گزارش پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد به نقل از تکسپلور  محققان آزمایشگاه مرکزی تحقیق و توسعه تویوتا اخیراً یک ربات هوایی در مقیاس حشرات با بال‌های تکان‌دهنده ساخته‌اند که با استفاده از فناوری فرکانس رادیویی بی‌سیم کار می‌کند. این ربات که در مقاله منتشر شده در Nature Electronics ارائه شده است. بر اساس یک گیرنده توان فرکانس رادیویی با چگالی توان به وزن قابل توجه ۴۹۰۰ W kg-1 است.

تاکاشی اوزاکی، یکی از محققانی که این مطالعه را انجام داده است، به TechXplore گفت: «پهپادهای کوچک معمولاً به دلیل منبع انرژی، زمان کار بسیار محدودی دارند.

“هدف از تحقیقات اخیر ما غلبه بر این محدودیت بود. در حال حاضر منبع تغذیه بدون تماس با استفاده از امواج الکترومغناطیسی در محصولات مختلف مورد استفاده عملی قرار گرفته است، اما مشخص نیست که تا چه حد می توان آن را برای ربات های پرنده کوچک اعمال کرد.”

هدف مطالعه

هدف اصلی مطالعه اخیر اوزاکی و همکارانش این بود که یک ربات پرنده به اندازه یک حشره را با استفاده از فناوری شارژ بی‌سیم بدون تماس تامین کند. ربات ایجاد شده توسط محققان اساساً از یک محرک پیزوالکتریک بالدار تشکیل شده است که از طریق یک آنتن دوقطبی ۵ گیگاهرتز تغذیه می شود.

اوزاکی گفت: «یکی از ویژگی‌های کلیدی ربات ما یک حرکت بال زدن بسیار کارآمد است که با استفاده از مواد پیزوالکتریک تک کریستال پرقدرت و طرح‌بندی کم تلفات با دو بال روبروی یکدیگر، مانند دست زدن، به دست می‌آید. “این طراحی راندمان قدرت به وزن قابل مقایسه با حشرات زنده را ممکن می کند.”

چالش ها

یکی از چالش‌های کلیدی که مهندسانی که در تلاش برای ایجاد ربات‌هایی با اندازه مینیاتوری هستند با آن مواجه می‌شوند، فرار حرارتی ناشی از تلفات برق است. اوزاکی و همکارانش برای غلبه بر این چالش، طراحی مدار ربات خود را بهینه کردند و اطمینان حاصل کردند که اجزایی که گرما تولید می کنند، نزدیک به هم یا در کنار یکدیگر قرار نگیرند.

علاوه بر این، محققان از گیرنده توان فرکانس رادیویی با چگالی توان به وزن استفاده کردند که به طور قابل توجهی بالاتر از باتری‌های لیتیوم پلیمری با جرم مشابه است. این به طور قابل توجهی کارایی و زمان کار ربات را بهبود بخشید.

اوزاکی گفت: “من فکر می کنم مهم ترین یافته ما این است که یک مدار زیر گرمی می تواند توان بالای بیش از ۱ وات را در فاصله ای از طریق یک موج RF دریافت و اداره کند.” این نشان می‌دهد که نه تنها روبات‌های پرنده، بلکه کاربردهای مختلف دیگری که نیاز به قدرت زیاد در اندازه کوچک دارند، بدون باتری قابل اجرا هستند.»

مشخصات

اوزاکی و همکارانش برای ارزیابی اثربخشی طراحی خود، مجموعه ای از آزمایشات را انجام دادند. در این آزمایش‌ها، آن‌ها توانستند این ربات به اندازه حشره را به صورت یکپارچه و بدون نیاز به باتری یا سیم از زمین بلند کنند.

ربات ساخته شده توسط این تیم از محققان تنها ۱.۸ گرم وزن دارد. بنابراین بیش از ۲۵ برابر سبک تر از سایر وسایل نقلیه کوچک اندازه گیری شده با فرکانس رادیویی است که در گذشته ساخته شده اند. بنابراین، در آینده می‌تواند برای انجام مأموریت‌های پیچیده که مستلزم ورود به شکاف‌ها، لوله‌ها یا دیگر فضاهای بسیار محدود است، بسیار ارزشمند باشد.

اوزاکی گفت: “در این مقاله، ما با موفقیت برخاستن را نشان داده ایم.” “گام بعدی این است که این فناوری منبع تغذیه را با کنترل نگرش ترکیب کنیم تا این ربات شناور شود و آزادانه در هوا حرکت کند. ما معتقدیم که این از نظر فنی امکان پذیر است، زیرا قبلاً موفق شده ایم نگرش ربات را با برق سیمی کنترل کنیم.”

به گزارش پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد به نقل از MITNEWS  وقتی صحبت ازمیکرو ربات ها می شود، بزرگتر بودن ابعاد همیشه به معنای بهتر بودن نیست. روزی خواهد رسید که ، انبوهی از ربات‌هایی به کوچکی حشرات ممکن است یک مزرعه از محصولات را گرده افشانی کنند. یا در میان آوارهای یک ساختمان فروریخته به دنبال بازماندگان بگردند.

محققان MIT پهپادهای کوچکی راساخته اندکه می‌توانند با چابکی و انعطاف‌پذیری حشره مانند فشرده شوند. محرک‌های نرمی که این میکروربات‌ها را به حرکت در می‌آورند بسیار بادوام هستند. اما به ولتاژ بسیار بالاتری نسبت به محرک‌های صلب با اندازه مشابه نیاز دارند. ربات‌های با وزن بالا نمی‌توانند وسایل الکترونیکی لازم را که به آنها اجازه می‌دهد به تنهایی پرواز کنند، حمل کنند.

در حال حاضر، این محققان تکنیک ساختی را پیشگام کرده‌اند که آنها را قادر می‌سازد محرک‌های نرمی بسازند که با ولتاژ ۷۵ درصد کمتر از نسخه‌های فعلی کار می‌کنند و ۸۰ درصد بار بیشتری را حمل می‌کنند. این محرک های نرم مانند ماهیچه های مصنوعی هستند که به سرعت بال های ربات را تکان می دهند.

این تکنیک ساخت جدید،ماهیچه های مصنوعی را با نقص کمتر تولید می کند که به طور چشمگیری طول عمر قطعات را افزایش می دهد و عملکرد و بار ربات را افزایش می دهد.

کوین چن، استادیار دپارتمان مهندسی برق و علوم کامپیوتر، آزمایشگاه رباتیک نرم و میکرو در آزمایشگاه تحقیقاتی الکترونیک (RLE)، و نویسنده ارشد مقاله می گوید :

“این ساخت ، فرصت های زیادی را در آینده برای ما باز می کند تا به استفاده از وسایل الکترونیکی قدرت روی میکروربات ها روی بیاوریم. مردم تمایل دارند فکر کنند که ربات های نرم به اندازه ربات های سفت و سخت توانایی ندارند. ما نشان می‌دهیم که این ربات با وزن کمتر از یک گرم، در طول پرواز معلق در هوا با کمترین خطا در طولانی‌ترین زمان پرواز می‌کند.

نویسندگان چن شامل ژیجیان رن و سوهان کیم، نویسندگان همکار و دانشجویان فارغ التحصیل EECS هستند.
شیانگ جی، دانشمند پژوهشی در EECS ویکون ژو، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی؛ فرناز نیروئی، استادیار EECS; و جینگ کنگ، استاد EECS و محقق اصلی در RLE.
این تحقیق برای انتشار درنشریه  Advanced Materials پذیرفته شده است. و در مجموعه ستارگان در حال ظهور مجله گنجانده شده است، که آثار برجسته محققان اولیه را شناسایی می کند.

ساخت عضلات میکرو ربات

این میکرو ربات مستطیلی که کمتر از یک چهارم پنی وزن دارد. دارای چهار مجموعه بال است که هر کدام توسط یک محرک نرم هدایت می شوند.
این محرک‌های ماهیچه‌مانند از لایه‌هایی از الاستومری ساخته شده‌اند. که بین دو الکترود بسیار نازک قرار گرفته و سپس به‌صورت استوانه‌ای درهم می‌پیوندند.
هنگامی که ولتاژ به محرک اعمال می شود، الکترودها الاستومر را فشرده می کنند و از آن فشار مکانیکی برای بال زدن بال استفاده می شود.

هرچه سطح محرک بیشتر باشد، ولتاژ کمتری مورد نیاز است. بنابراین، چن و تیمش این ماهیچه‌های مصنوعی را با تناوب بین لایه‌های بسیار نازک الاستومر و الکترود می‌سازند.با نازک شدن لایه های الاستومری، ناپایدارتر می شوند.

برای اولین بار، محققان توانستند یک محرک با ۲۰ لایه، که ضخامت هر یک از آنها ۱۰ میکرومتر (در حدود قطر یک گلبول قرمز) است، ایجاد کنند. اما آنها مجبور بودند بخش هایی از فرآیند ساخت را دوباره اختراع کنند تا به آنجا برسند.

موانع اصلی

یکی از موانع اصلی این فرآیند، پوشش اسپین است. در طول پوشش اسپین، یک الاستومر روی یک سطح صاف ریخته شده به سرعت می چرخد و نیروی گریز از مرکز فیلم را به سمت بیرون می کشد تا نازک تر شود.

در این فرآیند، هوا به داخل الاستومر برمی‌گردد و حباب‌های میکروسکوپی زیادی ایجاد می‌کند. قطر این حباب‌های هوا به سختی ۱ میکرومتر است، بنابراین قبلاً آنها را نادیده می‌گرفتیم. اما وقتی لایه‌های نازک‌تر و نازک‌تر می‌شوید، اثر حباب‌های هوا قوی‌تر و قوی‌تر می‌شود. چن توضیح می دهد که به طور سنتی به همین دلیل است که مردم نمی توانند این لایه های بسیار نازک را بسازند.

او و همکارانش دریافتند که اگر بلافاصله پس از پوشش چرخشی، در حالی که الاستومر هنوز خیس است، فرآیند جاروبرقی را انجام دهند، حباب های هوا را از بین می برد. سپس الاستومر را می پزند تا خشک شود.

چن می گوید، حذف این عیوب، توان خروجی محرک را بیش از ۳۰۰ درصد افزایش می دهد و طول عمر آن را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد.

محققان همچنین الکترودهای نازکی را که از نانولوله های کربنی تشکیل شده اند، بهینه کردند، رول های کربنی فوق العاده قوی که حدود ۱/۵۰۰۰۰ قطر موی انسان است. غلظت‌های بالاتر نانولوله‌های کربنی باعث افزایش توان خروجی محرک و کاهش ولتاژ می‌شود، اما لایه‌های متراکم نیز دارای نقص‌های بیشتری هستند.

به عنوان مثال، چن توضیح می‌دهد که نانولوله‌های کربنی انتهای تیز دارند و می‌توانند الاستومر را سوراخ کنند، که باعث کوتاه شدن دستگاه می‌شود. پس از آزمون و خطای بسیار، محققان غلظت بهینه را پیدا کردند.

مشکل دیگر مربوط به مرحله پخت است – با اضافه شدن لایه های بیشتر، خشک شدن محرک زمان بیشتری و طولانی تری می برد.

اولین باری که از شاگردم خواستم یک محرک چندلایه بسازد، وقتی به ۱۲ لایه رسید، مجبور شد دو روز صبر کند تا خوب شود. چن می‌گوید: «این کاملاً پایدار نیست، به‌ویژه اگر بخواهید تا لایه‌های بیشتری را افزایش دهید.»

آنها دریافتند که پخت هر لایه برای چند دقیقه بلافاصله پس از انتقال نانولوله های کربنی به الاستومر، زمان پخت را کاهش می دهد زیرا لایه های بیشتری اضافه می شود.

بهترین عملکرد در رده

پس از استفاده از این تکنیک برای ایجاد یک عضله مصنوعی ۲۰ لایه، آن ها آن را در برابر نسخه شش لایه قبلی و محرک های سخت و پیشرفته خود آزمایش کردند. در طول آزمایش‌های بلند کردن، محرک ۲۰ لایه که برای کار کردن به ولتاژ کمتر از ۵۰۰ ولت نیاز دارد، قدرت کافی را اعمال کرد تا به ربات نسبت بالابر به وزن ۳.۷ به ۱ بدهد تا بتواند وسایلی را حمل کند که تقریباً سه برابر وزن خود هستند.

آنها همچنین یک پرواز معلق ۲۰ ثانیه ای را نشان دادند که چن می گوید طولانی ترین پروازی است که تا به حال توسط یک ربات با وزن کمتز از گرمی ثبت شده است. ربات معلق آنها نسبت به بقیه موقعیت خود را پایدارتر نگه داشت. محرک ۲۰ لایه پس از بیش از ۲ میلیون چرخه راندن همچنان به نرمی کار می کرد و از طول عمر عملگرهای دیگر بسیار بیشتر بود.

دو سال پیش، ما پرقدرت ترین محرک را ایجاد کردیم که به سختی می توانست پرواز کند.برای ما بسیار عجیب بود که آیا ربات های نرم می توانند با ربات های سفت و سخت رقابت کنند؟ ما عیوب را شناسایی کردیم ، به کار ادامه دادیم و مشکلات ساخت را یکی پس از دیگری حل کردیم، و اکنون عملکرد محرک نرم در حال افزایش است. این نوع حتی  بهتر از انواع پیشرفته سفت و سخت است. و هنوز تعدادی فرآیند ساخت در علم مواد وجود دارد که ما آنها را درک نمی کنیم. بنابراین، من بسیار هیجان‌زده هستم که به کاهش بیشتر ولتاژ محرک ادامه دهم.»

چن مشتاقانه منتظر همکاری با نیرو برای ساخت محرک‌ها در اتاق تمیز در MIT.nano و استفاده از تکنیک‌های نانوساخت است.درحال حاضر، تیم او به نازک شدن لایه ها به دلیل گرد و غبار موجود در هوا و حداکثر سرعت پوشش چرخشی محدود شده است.
کار در اتاق تمیز این مشکل را از بین می برد و به آنها امکان می دهد از روش هایی مانند doctor blading استفاده کنند که دقیق تر از پوشش اسپین است.

همانطور که چن از تولید لایه های محرک ۱۰ میکرومتری هیجان زده است. امیدوار است که ضخامت آن را تنها به ۱ میکرومتر کاهش دهد، که دریچه ای را برای بسیاری از کاربردها برای این روبات های اندازه حشره باز می کند.

این کار تا حدی توسط آزمایشگاه تحقیقات الکترونیک MIT و یک بورس تحصیلی فارغ التحصیل ریاضیات پشتیبانی می شود.

سامانه مدرن جنگ الکترونیک اسکورپیوس

به گزارش پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد به نقل از دیجیاتو پژوهشگران در مقاله‌ای که در کنفرانس NeurIPS 2021 ارائه شده می‌گویند. سیستم هوش مصنوعی آن‌ها برخلاف مدل‌های موجود وابستگی زیادی به شرایط محیطی ندارد. مدل جدید آن‌ها قادر به شناسایی اطلاعات ODD (یا اطلاعات خارج از داده‌های آموزشی) است. و به همین خاطر حتی در شرایط غیرایده‌آل می‌تواند سوژه‌ها را تشخیص دهد. برای مثال، این سیستم به‌خوبی می‌تواند در شرایط نوری گوناگون و زاویه‌های نمایشی مختلف کار کند.

محققان فوجیتسو و MIT با تبدیل شبکه‌های عصبی عمیق (DNN) به ماژول‌های مختلفی که هر کدام قادر به شناسایی یک مشخصه خاص مثل شکل یا رنگ هستند، موفق به ساخت این سیستم شده‌اند. مغز انسان هم تقریبا به روش مشابهی اطلاعات دیداری را پردازش می‌کند.

هوش مصنوعی حاضر دقیق‌ترین مدل در تشخیص تصویر است

بر اساس آزمایش‌های بنچمارک CLEVR-CoGenT، این مدل هوش مصنوعی دقیق‌ترین مدلی است که تاکنون در زمینه تشخیص تصویر آزمایش شده است. دکتر «سیشی اوکاموتو» از فوجیتسو می‌گوید: «این موفقیت یک دستاورد بزرگ برای آینده توسعه فناوری هوش مصنوعی است. که می‌تواند ابزار جدیدی برای آموزش مدل‌ها ارائه کند. با این کار سیستم قادر خواهد بود در برابر شرایط گوناگون پاسخ انعطاف‌پذیر ارائه کند. و حتی اطلاعات ناشناخته‌ای را که با داده‌های تعلیمی تفاوت زیادی دارد، با دقت بالا شناسایی نماید. با هیجان چشم‌انتظار فرصت‌هایی هستیم که این فناوری در جهان واقعی ایجاد خواهد کرد.»

دکتر «توماسو پوگیو» از دانشگاه MIT می‌گوید اصول محاسبه با الهام از علم عصب‌شناسی می‌تواند پتانسیل غلبه بر مشکلاتی مثل سوگیری پایگاه داده را داشته باشد. او اضافه می‌کند: «وقتی شرایط ODD را می‌سنجیم، میان DNN و انسان‌ها شکاف بزرگی وجود دارد که به شدت به کارکردهای هوش مصنوعی به‌خصوص به لحاظ ایمنی و عدالت آسیب وارد می‌کند. ولی نتایجی که تاکنون از این تحقیق به دست آمده یک گام مثبت [به سمت حل این مشکلات] محسوب می‌شود.»

فوجیتسو و MIT در ادامه می‌خواهند به توسعه مدل‌های هوش مصنوعی خود ادامه دهند تا از آن‌ها برای انجام قضاوت‌های منعطف در حوزه‌هایی مثل تولید و خدمات بهداشتی استفاده کنند.

رقابت هوش مصنوعی DeepMind با یکی از با ارزش‌ترین تکنیک‌های شیمی

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به گزارش ایسنا و به نقل از نیوز کانسرنز، ربات‌ها در حال حاضر در فضا به کار گرفته می‌شوند. ربات‌های گوناگون از فرودگرهای روی ماه گرفته تا مریخ‌نوردهای روی مریخ و مواردی از این دست، گزینه‌هایی عالی برای اکتشافات فضایی هستند. آنها می‌توانند محیط‌های ناملایم را تحمل کنند. و در عین حال، وظایف خود را به طور مداوم و دقیقا به روش مورد نظر، بدون خستگی تکرار کنند.

این ربات‌ها مانند ربات‌های روی زمین می‌توانند کارهای خطرناک یا پیش پاافتاده‌، از پیاده‌روی فضایی گرفته تا صیقل دادن سطح فضاپیما را انجام دهند. با افزایش تعداد ماموریت‌های فضایی و گسترش دامنه علمی، نیاز به تجهیزات بیشتر، از جمله یک بازوی رباتیک سبک وزن احساس می‌شود. که بتواند در محیط‌های ناملایم که کار کردن در آنها برای انسان دشوار است، کار کند.

بازوی رباتیک

با وجود این، طرح‌های کنترلی که می‌توانند چنین بازوهایی را روی زمین حرکت دهند، در فضا قابل اجرا نیستند. زیرا محیط فضا غیرقابل پیش‌بینی و تغییرپذیر است. پژوهشگران دانشکده مهندسی مکانیک “موسسه فناوری هاربین” (Harbin Institute of Technology) چین، برای حل کردن این مشکل، یک بازوی رباتیک با وزن ۹/۲۳ کیلوگرم ساخته‌اند که می‌تواند تقریبا یک چهارم وزن خود را تحمل کند. آن همچنین، موقعیت و سرعت خود را براساس محیط تنظیم کند.

“ونفو زو”(Wenfu Xu)، استاد موسسه فناوری هاربین و از پژوهشگران این پروژه گفت: ما برای حل کردن مشکلات و محدودیت‌ها و همچنین افزایش اطمینان و ایمنی در عملیات فضایی، یک بازوی مکانیکی سبک وزن ابداع کردیم و روش جدیدی را برای کنترل ارائه دادیم.

این فناوری، به اعمال کنترل نیروی ثابت هنگام کار نیاز دارد. زو ادامه داد: برای کنترل نیروی ثابت یک هواپیما، جهت نیروی کنترل ثابت است. اما برای یک سطح منحنی در یک محیط ناشناخته، بردار آن اغلب تغییر می‌کند. بنابراین، روش سنتی شکست می‌خورد. ما برای غلبه بر این مشکل، کنترل یکپارچه را پیشنهاد می‌کنیم. که می‌تواند اصلاح فوری موقعیت مورد نظر را به‌گونه‌ای که تماس کامل و کنترل نیروی ثابت را حفظ کند، تحقق ببخشد.

این روش را با کشیدن خط روی یک تکه کاغذ مقایسه کنید. هنگامی که کاغذ روی یک میز صاف قرار دارد، حفظ کردن فشار یکنواخت در سراسر خط بسیار ساده‌تر است. کشیدن یک خط مشابه روی یک ورق کاغذ پیچیده‌ شده به دور یک توپ، بسیار دشوارتر است. و برای درک حرکت توپ و میزان فشار براساس موقعیت قلم و توپ، محاسبات خاصی مورد نیاز است.

تثبیت کننده نیروی ربات فضایی

پژوهشگران برای ثابت نگه داشتن کنترل نیروی این ربات فضایی، یک روش کنترل را اعمال کردند. که نیاز به اصلاح حالت پایدار را که مولفه کلیدی سیستم‌های کنترل در محیط‌های شناخته‌شده است، از بین می‌برد. اصلاح حالت پایدار در صورت قابل پیش‌بینی بودن محیط، مشکلات را کاهش می‌دهد. برای نمونه، اگر ربات بداند که سطح میز، ناهموار است و فشار قوی به پاره شدن کاغذ منجر می‌شود، می‌تواند فشار قلم را برای حفظ یک خط ثابت کاهش دهد. اما زمانی که سطح تغییر می‌کند و قابل پیش‌بینی نیست. حفظ کردن یک حالت ثابت، به بروز خطاهای بیشتری منجر می‌شود. زیرا همه اصلاحات برای همه خطاها اعمال نمی‌شوند.

پژوهشگران، روش کنترل خود را آزمایش کردند. آنها دریافتند که بازوی مکانیکی حتی در یک سطح ناشناخته می‌تواند سریع‌تر از یک فناوری کنترل‌شده سنتی تنظیم شود. در نتیجه، اثر آن برای کاربردهای عملی، به اندازه کافی ثابت است.
زو گفت: استفاده از این بازوی مکانیکی و روش کنترل یکپارچه می‌تواند مشکلات عملی مربوط به سرویس‌دهی در مدار از جمله گرفتن هدف فضایی، مونتاژ در مدار، تعمیر در مدار و موضوعاتی از این دست را حل کند.

به گفته زو، این کار می‌تواند مرجعی برای طراحی بازوهای مکانیکی در آینده باشد.

این پژوهش، در مجله “Space: Science & Technology” به چاپ رسید.

به گزارش پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از دیجیاتو ،آمکا ربات انسان نمای ساخته شده  توسط شرکت بریتانیایی Engineered Arts  می‌تواند بسیاری از حالات چهره را به راحتی به نمایش بگذارد. بنابر ادعای این شرکت Ameca بهترین ربات برای تعامل با انسان‌هاست ولی دیدن آن احتمالا بسیاری از افراد را می‌ترساند.

این ربات چهره‌ای دارد که اجزای آن حرکت می‌کند تا بتواند ژست‌های واقع‌گرایانه به خود بگیرد. این ربات قادر به حرکت نیست و فقط می‌تواند دستان خود را حرکت دهد. ربات Ameca می‌تواند لبخند یا چشمک بزند، تعجب کند و حتی بینی خود را بخاراند. شرکت سازنده مدعی است که این ربات به خاطر چهره طبیعی خود خیلی زود با افراد ارتباط برقرار خواهد کرد . آن‌ها می‌گویند هوش مصنوعی انسانی به بدنی نیاز دارد که شبیه انسان‌ها باشد.

مشخصات آمکا

«آمکا» از سیستم عامل اختصاصی Tritium استفاده می‌کند و به عنوان یک پلتفرم ابری برای آزمایش هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی ساخته شده است. Engineered Arts می‌گوید ظاهر دوستانه ربات آن‌ها باعث می‌شود این پلتفرم برای برقراری تعامل میان انسان‌ها و جهان متاورس یا سایر قلمروهای دیجیتالی بهترین گزینه باشد.

آمکا ماژولار است و بخش‌های مختلف آن می‌تواند به‌طور مستقل عمل کند. یعنی میتوان فقط از سر یا یک دست این ربات استفاده کنید. این طراحی  توسعه‌دهندگان را قادر به ارتقای  آمکا به لحاظ نرم‌افزاری یا فیزیکی در آینده می کند .

یکی از کاربردهای آمکا برای کسب و کارها می‌تواند جلب توجه مشتریان باشد. چنانچه این ربات در رویدادها و فروشگاه‌ها قرار داده شود، شمار زیادی از مردم به دیدن آن می‌روند و برندها در همین حین می‌توانند محتوای مدنظر خود را منتقل کنند.

Engineered Arts قرار است آمکا را در رویداد CES 2022 به نمایش بگذارد.این رویداد در  ژانویه ۲۰۲۲ مصادف با ۱۵ تا ۱۸ دی ماه برگزار خواهد شد.

قیمت آمکا توسط شرکت Engineered Arts تاکنون اعلام نشده است.

dgto