Month: July 2022

Kulit Elektronik Membuat Manusia Merasakan Aktivitas Robot 2

Kulit Elektronik Membuat Manusia Merasakan Aktivitas Robot 2 – Proyek Gao membutuhkan perangkat eksternal untuk memproses data sensor e-skin. Beberapa lapisan tinta metalik digunakan lapisan yang digunakan untuk penginderaan dan stabilitas dan untuk mengirimkan data sensor secara nirkabel ke komputer atau telepon terdekat untuk dikumpulkan dan diproses.

Kulit Elektronik Membuat Manusia Merasakan Aktivitas Robot 2

Tapi ini bukan satu-satunya cara bagi kulit robot untuk menganalisis informasi yang diambilnya. Laboratorium lain sedang mengerjakan kulit yang memilah-milah informasi itu sendiri, mirip dengan cara sistem saraf manusia.

Dahiya menggunakan kulit manusia sebagai inspirasi untuk pemrosesan data kulit elektroniknya, yang dijelaskan dalam dua artikel Science Robotics terpisah yang juga diterbitkan bulan ini. Menggunakan blok bangunan elektronik, seperti transistor dan kapasitor, katanya, “kita dapat mengembangkan sesuatu yang analog dengan sistem saraf perifer.”

Dalam sistemnya, sinyal dari sensor harus mencapai ambang batas tertentu sebelum dikirim ke prosesor pusat. Ini mengurangi jumlah data yang dikirim pada satu waktu. “Anda tidak dapat mengirim data tanpa batas,” jelas Dahiya. “Kalau mau kirim data besar, harus ada pengaturan di mana data bisa antri dan bisa menunggu yang di depan.”

Dahiya menunjuk ke sensor sentuh yang dikembangkan kelompoknya yang menggunakan transistor kecil perangkat yang mengontrol aliran listrik ke dan dari komponen elektronik lainnya untuk membantu merasakan dan belajar kulit robot. Menekan transistor di kulit menyebabkan perubahan arus listrik, yang membuat robot “merasakan” tekanan.

Seiring waktu, ia dapat menyesuaikan responsnya dengan jumlah tekanan yang terdeteksi. “Ini semua adalah transistor mirip saraf, yang bisa belajar, yang bisa beradaptasi,” katanya. Kulit mempelajari rasa sakit yang setara dengan robot, tambahnya, sehingga tidak akan mengirimkan sinyal sampai terasa sesuatu yang “menyakitkan.”

Selain mengendalikan robot dari jarak jauh atau mengajari mereka untuk beradaptasi dengan lingkungan mereka, kulit elektronik dapat memiliki banyak aplikasi lain. “Banyak peluang, saya pikir, bukan untuk robot,” kata Carmel Majidi, seorang insinyur mesin di Universitas Carnegie Mellon, yang laboratoriumnya mengkhususkan diri dalam mengembangkan bahan lunak untuk elektronik yang kompatibel dengan manusia.

 Majidi membayangkan e-skins membuat sensor yang baik untuk robot tetapi juga untuk objek yang lebih biasa. Mereka dapat menjadi dasar bantalan sentuh yang lembut dan fleksibel untuk perangkat elektronik interaktif, misalnya, atau untuk pakaian atau pelapis sensitif yang mampu mendeteksi suhu ekstrem dan kondisi lingkungan lainnya. Kulit seperti itu juga bisa membantu dalam pengobatan. “Idenya adalah [Anda] menginginkan kulit robot ini sebagai stiker yang dapat Anda pasang di tubuh,

Dalam hal penggunaan komersial, prototipe e-skin saat ini masih memiliki masalah untuk diatasi. Daya tahan adalah salah satu yang penting, catat Gao. “Ada banyak perkembangan. Orang-orang menjadi sangat dekat,” katanya. “Tetapi salah satu tantangan utama untuk [kulit elektronik] adalah keandalan dan ketahanan terhadap operasi jangka panjang.” Bahkan dengan tantangan seperti itu, Gao mengatakan mungkin ada kulit robot di lingkungan industri dalam lima tahun ke depan.

“Faktor pembatas sebenarnya bukan kulit robot teknologi itu ada. Saya kira lebih pada permintaan,” kata Majidi mengenai ketersediaan komersial. “Kami masih belum memiliki robot di rumah orang.” Tetapi dengan semua kemungkinan aplikasi kulit elektronik, dia mengatakan sangat penting untuk memiliki kolaborasi dengan pihak di luar bidang teknik.

“Orang-orang yang bukan ahli robotik, orang-orang yang bukan insinyur, seharusnya tidak merasa bahwa ada hambatan keras bagi mereka untuk terlibat di lapangan,” katanya.

Kulit Elektronik Membuat Manusia Merasakan Aktivitas Robot 2

Majidi menyarankan bahwa kolaborator potensial mungkin adalah orang-orang yang menggunakan kaki palsu yang dapat dilengkapi dengan sensor kulit elektronik atau mereka yang memiliki penyakit kronis dan mungkin mendapat manfaat dari pemantauan berkelanjutan melalui tambalan yang dapat dipakai.

“Robotika lunak sangat interdisipliner,” katanya. “Anda tidak memerlukan gelar dari departemen [teknik] atau institut robotika untuk memberikan kontribusi penting dan untuk memastikan bahwa ini berhasil diadopsi dalam kehidupan nyata.”

Kulit Elektronik Membuat Manusia Merasakan Aktivitas Robot

Kulit Elektronik Membuat Manusia Merasakan Aktivitas Robot – Integrasi bahan lembut, sensor, dan elektronik fleksibel membawa “kulit” robot lebih dekat dari sebelumnya ke kenyataan

Kulit manusia lembut dan elastis dan memiliki jutaan ujung saraf yang merasakan panas dan sentuhan. Ini menjadikannya instrumen yang luar biasa untuk mendeteksi dan merespons dunia luar. Insinyur telah bekerja untuk mereproduksi kemampuan ini dalam versi sintetis selama 40 tahun terakhir, tetapi upaya seperti itu selalu gagal dalam keserbagunaan dan kemampuan beradaptasi kulit hidup.

Kulit Elektronik Membuat Manusia Merasakan Aktivitas Robot

Sekarang, bagaimanapun, penelitian baru menambahkan lebih banyak kemampuan dan kompleksitas untuk membawa bidang ini lebih dekat ke tujuan utamanya: kulit elektronik, atau kulit elektronik, dengan kegunaan mulai dari menutupi robot hingga menempelkan perangkat yang dapat dikenakan ke manusia. Suatu hari, perangkat ini bahkan memungkinkan manusia mengontrol robot dari jarak jauh dan “merasakan” sinyal yang mereka deteksi.

“Pada 1980-an kami mulai melihat beberapa sensor sentuh yang bisa Anda sebut sebagai versi kasar kulit,” kata Ravinder Dahiya, profesor elektronik dan nanoengineering dan pemimpin kelompok Teknologi Bentable dan Sensing Electronics di University of Glasgow.

Yang disebut array sensor fleksibel pertama dibangun pada pertengahan 1980-an. Salah satu susunan tersebut menggunakan Kapton, film fleksibel tetapi tidak dapat diregangkan yang ditemukan pada 1960-an, untuk mendukung pengaturan sensor dan detektor inframerah.

“Kulit” ini dililitkan di sekitar lengan robot sederhana, yang memungkinkan anggota badan untuk “menari” dengan balerina manusia: jika dia berada dalam jarak 20 sentimeter dari lengan, itu bisa merasakan gerakannya dan merespons dengan secara spontan memodifikasi tindakannya sendiri.

Tapi kemampuan ini masih sangat mendasar, dibandingkan dengan kulit biologis. Bahan dan elektronik yang tersedia maju melalui tahun 2000-an menjadi lebih lembut, semakin fleksibel dan, yang paling penting, dapat diregangkan. Perbaikan ini memungkinkan para peneliti untuk menggabungkan sensor dan elektronik baru ke dalam sistem kulit yang dikembangkan sepenuhnya, kata Dahiya.

Sistem seperti itu melibatkan alas seperti kulit yang dapat melentur dan meregang, dilengkapi dengan catu daya, berbagai sensor, dan cara untuk mengirim informasi sensor ke prosesor pusat.

Sensor sentuh dan suhu adalah yang pertama dikembangkan untuk sistem semacam ini. Wei Gao, seorang insinyur biomedis di Institut Teknologi California, memutuskan untuk mencoba menggabungkan sensor ini dengan sensor yang dapat mendeteksi bahan kimia. “Kami ingin membuat kulit robot yang memiliki kemampuan penginderaan fisik pada dasarnya apa yang sudah dilakukan orang,” kata Gao.

“Dan selain itu, kami ingin memberikan kemampuan penginderaan kimia yang kuat.” Karya timnya diterbitkan di Science Robotics awal bulan ini.

Laboratorium Gao menggunakan printer inkjet untuk melapisi tinta khusus yang terbuat dari bahan nano campuran potongan mikroskopis logam, karbon, atau senyawa lain dalam basis hidrogel lunak. Dengan mencetak dengan tinta nanomaterial yang berbeda, masing-masing diformulasikan untuk mendeteksi bahan kimia tertentu, tim Gao mengembangkan kulit yang dapat merasakan bahan peledak,

agen saraf seperti yang digunakan dalam perang kimia dan bahkan virus seperti SARS-CoV-2 penyebab COVID. Para peneliti juga memasukkan sensor tekanan dan suhu yang dikembangkan sebelumnya. E-skin yang dihasilkan terlihat seperti Band-Aid transparan dengan desain metalik yang tertanam di permukaannya.

Merasakan lingkungannya tidak semua yang bisa dilakukan kulit ini. “Kami juga ingin memastikan interaksi manusia-mesin dapat dilibatkan,” kata Gao. Untuk mencapai hal ini, tim mengembangkan program kecerdasan buatan untuk memungkinkan koneksi antara dua tambalan kulit elektronik satu pada robot dan lainnya pada manusia.

Kulit Elektronik Membuat Manusia Merasakan Aktivitas Robot

Proses pencetakan kulit dapat diskalakan, sehingga para peneliti dapat mencetak tambalan seukuran ujung jari untuk tangan robot dan yang lebih besar untuk lengan bawah manusia. Kulit ini memungkinkan robot untuk “merasakan” betapa eratnya ia mencengkeram sesuatu dan merasakan apakah benda itu dilapisi bahan kimia tertentu.

Sedangkan manusia memperoleh kemampuan untuk mengendalikan robot yang terhubung dari jauh dan merasakan sinyal listrik dari robot jika mendeteksi bahan kimia tersebut. Para peneliti mengatakan interaksi ini mungkin suatu hari nanti membiarkan robot menggantikan pengontrol manusia