क्या सिरेमिक सॉफ्ट रोबोटिक्स में इंद्रियों को विस्तारित करने, जैसे स्पर्श और तापमान, के लिए मुख्य हैं?

चाहे आप मानें या न मानें, आपका अगला सहकर्मी एक रोबोट हो सकता है। आज, अधिक लोग खुद को स्वायत्त मशीनों के साथ काम करते हुए पाते हैं। ये उपकरण वस्तुओं को छांटने से लेकर सर्जरी करने तक के कार्यों को पूरा करने के लिए आदर्श हैं। इसलिए, इन उपकरणों को अपने पर्यावरण को बेहतर समझने के लिए इंद्रियों की सीमा को विस्तारित करने की मजबूत मांग है।

ऐसे रोबोट जो मानव हाथ की तरह वस्तुओं को महसूस और हेरफेर कर सकते हैं, अब रास्ते में हैं। हाल ही में, Empa के इंजीनियरों के एक समूह ने महसूस करने वाले रोबोटों की अवधारणा को एक कदम आगे बढ़ाया। यहाँ वह सब कुछ है जो आपको यह जानने के लिए चाहिए कि सिरेमिक कैसे तापमान, स्पर्श, दबाव और अधिक महसूस करने वाले रोबोट बनाने की कुंजी हो सकता है।

स्मार्ट सिरेमिक अध्ययन

अध्ययन “Sensor-Embedded Muscle for Closed-Loop Controllable Actuation in Proprioceptive Biohybrid Robots,”¹ जो Advanced Intelligent Systems में प्रकाशित हुआ, यह बताता है कि इंजीनियरों ने उन्नत सिरेमिक का उपयोग करके ऐसे रोबोटिक घटक कैसे बनाए जो महसूस कर सकें। इस पेपर में, इंजीनियर इलेक्ट्रिकल पल्स और सेंसरों का उपयोग करके कृत्रिम संवेदन उपकरणों के निर्माण में गहराई से जाते हैं, जो सीधे रोबोटिक सतह में एकीकृत होते हैं।

सॉफ्ट सिरेमिक

परियोजना को समझने के लिए, आपको पहले यह पहचानना होगा कि सिरेमिक कई विभिन्न रूपों में आते हैं। जबकि आप सजावट या रसोई के सामान के बारे में सोच सकते हैं, उच्च-प्रदर्शन सिरेमिक भी होते हैं। ये इकाइयाँ बिजली संचालित करती हैं और आज कई इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए ठोस संरचना प्रदान करती हैं। उल्लेखनीय रूप से, शोधकर्ताओं ने विभिन्न सिरेमिक के साथ प्रयोग करके उनके व्यवहार और क्षमताओं को पंजीकृत करने की कोशिश की।

परीक्षणों के दौरान, टीम ने बताया कि उन्होंने इस सामग्री को लेकर उसे छोटे कणों में तोड़ दिया। फिर इन कणों को एक थर्मोप्लास्टिक मैट्रिक्स में एम्बेड किया गया। दिलचस्प बात यह है कि एम्बेडिंग प्रक्रिया को सटीक रूप से पूरा करने के लिए एक पेशेवर 3D प्रिंटर का उपयोग किया गया। फिर, खिंचाव योग्य प्लास्टिक को हेरफेर किया गया, जिससे इंजीनियर विभिन्न लोच और स्थितियों में सामग्री के व्यवहार को पंजीकृत कर सके।

उच्च-प्रदर्शन सिरेमिक परीक्षण

सॉफ्ट सेंसर सामग्री का परीक्षण किया गया यह देखना कि क्या वे तापमान, तनाव, दबाव या आर्द्रता को पंजीकृत कर सकते हैं। इन उपकरणों ने विद्युत पल्सों का उपयोग करके विभिन्न इंद्रियों को पंजीकृत किया। इसके बाद, टीम ने सिरेमिक फील्ड मैट्रिक्स को लेकर एक प्रोस्थेटिक हाथ बनाने के लिए उपयोग किया।

प्रोस्थेटिक हाथ

प्रोस्थेटिक हाथ को फिर सॉफ्ट सेंसरों की सटीकता और संवेदनशीलता का परीक्षण करने के लिए उपयोग किया गया। ध्यानपूर्वक, हाथ में उपयोग किए गए सेंसर गर्मी और दबाव को पंजीकृत करने के लिए बनाए गए थे। अतिरिक्त रूप से, सामग्री अपने हाथ के अन्य भागों के सापेक्ष अपनी स्थिति बता सकती थी। अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला कि टीम ने एक ऐसा हाथ बनाने में सफलता पाई जो लागू दबाव को महसूस कर सके और जब वह किसी अन्य व्यक्ति को छूता है तो प्रतिक्रिया भी दे सके।

रोबोट त्वचा

शोधकर्ताओं के लिए अगला कदम रोबोट त्वचा बनाना था। टीम ने एक बहु-परत सिरेमिक मैट्रिक्स बनाकर शुरुआत की। इस मैट्रिक्स को सिरेमिक कणों से भरा गया, जिसमें स्पर्श और तापमान परिवर्तन की निगरानी के लिए विशेष परत व्यवस्था थी। यह रोबोटिक त्वचा मानव त्वचा जैसी दिखने और महसूस करने के लिए डिज़ाइन की गई, जिससे यह उन रोबोटों के लिए एक स्मार्ट विकल्प बनती है जो मनुष्यों के पास काम करते हैं। इसके बाद, टीम ने एक AI मॉडल बनाने पर काम किया।

स्मार्ट प्रोस्थेटिक

एक AI मॉडल पर्यावरण और स्थितियों के आधार पर हाथ की प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करता है। विशेष रूप से, AI मॉडल को 4500 माप और मांसपेशी आंदोलनों का उपयोग करके प्रशिक्षित किया गया। यह प्रशिक्षण ETH Zurich और टोक्यो विश्वविद्यालय के इंजीनियरों के साथ किया गया। प्रोस्थेटिक में टिश्यू-इंटीग्रेटेड पायजोरेसिस्टिव सेंसर उपयोग होते हैं, जिससे उपकरण गति से ऊर्जा उत्पन्न कर सकता है और बैटरियों की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

परिणाम

अध्ययन के परिणाम स्पष्ट रूप से दर्शाते हैं कि एक रोबोट कैसे विकसित किया जा सकता है जिसमें मानवों के साथ सुरक्षित रूप से काम करने की क्षमता हो। ये उपकरण पहचान सकते हैं जब वे किसी व्यक्ति से टकराते हैं और यहाँ तक कि पीछे हट सकते हैं, जिससे चोटें रोक सकें। अतिरिक्त रूप से, सिस्टम का AI प्रत्येक इंटरैक्शन से लगातार सीखता रहता है, जिससे यह पहला प्रोपियोसेप्टिव बायोहाइब्रिड रोबोट बनता है जो महसूस कर सकता है।

संभावित अनुप्रयोग

इस तकनीक के कई अनुप्रयोग हैं। उन्नत AI सिस्टम को महसूस करने वाले रोबोटों के साथ जोड़ने से अधिक सुरक्षित मशीनों का विकास होगा। ये इकाइयाँ उन कार्यों को पूरा कर सकेंगी जो पहले केवल मनुष्यों के लिए संभव थे। साथ ही, वे अधिक बहुमुखी होंगी, क्योंकि वे अपने पर्यावरण को महसूस कर सकते हैं और स्थितियों के अनुसार अपनी क्रियाओं को समायोजित कर सकते हैं।

सॉफ्ट रोबोटिक्स

सॉफ्ट रोबोटिक्स ऐसे उपकरण हैं जो पारंपरिक तरीकों के बजाय नरम सामग्री का उपयोग करते हैं। सॉफ्ट रोबोट कई रूपों में आते हैं। उदाहरण के लिए, रोबोटिक सॉर्टर को फल और अन्य संवेदनशील उत्पादों को उठाकर बिना नुकसान पहुंचाए ले जाना होता है। इन उपकरणों को संवेदनशील त्वचा और अन्य संशोधनों के परिचय के साथ एक बड़ा अपग्रेड मिलने वाला है, जिससे वे मानव हाथों की तरह कार्य कर सकें।

सॉफ्ट रोबोटों ने हाल ही में कई कारणों से रुचि जगाई है। वे आपसे टकरा सकते हैं और आपको नुकसान नहीं पहुंचाते। साथ ही, ये उपकरण अक्सर अपनी आकृति बदलकर कठिन भूभाग को पार कर सकते हैं। यह विकास सुनिश्चित करेगा कि सॉफ्ट रोबोट जल्द ही तापमान और दबाव को महसूस कर सकें।

स्वास्थ्य देखभाल

कई कंपनियां रोबोटिक सर्जन में विशेषज्ञता रखती हैं। ये उपकरण सटीकता और ऑप्टिकल सेंसरों का उपयोग करके इकाई को मार्गदर्शन करते हैं। दबाव और तापमान सेंसरों का परिचय इन रोबोटों को अधिक जटिल सर्जरी करने में सक्षम करेगा, जबकि रोगी की स्थितियों के साथ समन्वय बनाए रखेगा।

विशेष रूप से, स्मार्ट प्रोस्थेटिक लाखों रोगियों को बेहतर जीवन गुणवत्ता प्रदान कर सकते हैं। ये अगली पीढ़ी के उपकरण कई इंद्रियों को सम्मिलित कर सकते हैं, जिससे रोगी को एक प्राकृतिक अनुभव मिल सके। अतिरिक्त रूप से, जब आप इस तकनीक को मस्तिष्क नियंत्रकों में हालिया प्रगति के साथ जोड़ते हैं, तो आप वह दिन देख सकते हैं जब रोगियों के प्रतिस्थापन प्रोस्थेटिक उनके मूल उपकरणों से अधिक सक्षम हों।

खोज और बचाव

सॉफ्ट रोबोटों ने खोज और बचाव क्षेत्र में एक विशेष भूमिका पाई है। ये उपकरण कठिन पर्यावरणों को पार कर सकते हैं जो अक्सर मनुष्यों के लिए असंभव होते हैं। इन्हें साँप की तरह लपेटने या छोटे कीटों की तरह आकार देने के लिए बनाया जा सकता है। प्रभावशाली रूप से, इन उपकरणों का पहले ही आपदा क्षेत्रों में उपयोग किया गया है जहाँ उन्होंने जीवन बचाने में मदद की। रोबोट खतरनाक आपदा क्षेत्रों में प्रवेश कर सकते हैं और अन्य उत्तरदाताओं से पहले आवश्यक सहायता प्रदान कर सकते हैं।

भविष्य में, यह उपकरण जरूरतमंद लोगों को ढूंढ सकता है और उनके जीवन संकेतों की नियमित स्कैन भी कर सकता है, जिससे बचावकर्ताओं को रोगी की स्थिति पर महत्वपूर्ण डेटा मिल सके। अतिरिक्त रूप से, ये रोबोट घायल व्यक्ति को बचाने के लिए सर्वोत्तम मार्ग का आकलन करने में उपयोग किए जाएंगे, क्योंकि उपकरण बचावकर्ताओं को गर्मी या रसायनों जैसी खतरों के बारे में सूचित कर सकेगा।

कृषि

विश्व के किसान लगातार दक्षता बढ़ाने के आसान तरीकों की तलाश में रहते हैं। जैसे-जैसे विश्व जनसंख्या बढ़ती है, किसान बढ़ती मांग को पूरा करने के लिए नवाचार जारी रखते हैं। सॉफ्ट रोबोटिक्स उन्हें तैयारी, रोपण, फसल कटाई और उनके भोजन की गुणवत्ता नियंत्रण में मदद कर सकते हैं। ये उपकरण AI सिस्टम को एकीकृत करके अपनी क्षमताओं को और अधिक सुधार सकते हैं, जिससे वे उच्च सटीकता से निर्धारित कर सकें कि फल पका है या बिगड़ा हुआ।

शोधकर्ता

Empa के हाई-परफॉर्मेंस सिरेमिक लैबोरेटरी ने इस अध्ययन का नेतृत्व किया। टीम ने यूनिवर्सिटी ऑफ़ कैम्ब्रिज के साथ मिलकर AI-संचालित प्रोस्थेटिक अंग विकसित किया। अब टीम अपने प्रयासों का विस्तार करके अधिक उन्नत रोबोटिक्स बनाना चाहती है, साथ ही अपने AI मॉडल की क्षमताओं को भी विस्तारित करना चाहती है।

इस शोध से लाभान्वित हो सकने वाली कंपनियां

रोबोटिक्स उद्योग बढ़ रहा है। इसलिए, आप आने वाले वर्षों में अधिक इकाइयों को उत्पादन लाइनों में आते देख सकते हैं। रोबोट जोखिम और खर्च को कम करते हैं और गुणवत्ता में सुधार करते हैं। परिणामस्वरूप, अधिक व्यवसाय उन्हें एकीकृत करना चाहते हैं। यहाँ एक कंपनी है जो आने वाले महीनों में इस शोध का अधिकतम लाभ उठाने के लिए आदर्श रूप से स्थित है।

Zebra Technologies

Zebra Technologies (ZBRA ) ने 1969 में बाजार में प्रवेश किया, मूल रूप से Data Specialties Incorporated के रूप में। कंपनी के संस्थापकों, Ed Kaplan और Gerhard Cless, ने एक सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर फर्म बनाने की इच्छा रखी जो उपयोगकर्ता अनुभव को बेहतर बना सके और नवाचारी समाधान प्रदान कर सके। उन्होंने कई तकनीकों में अग्रणी बनते हुए, बारकोड स्कैनर प्रदान करने वाली पहली कंपनी बनने सहित सफलता हासिल की।

1986 में, कंपनी ने अपना नाम बदलकर Zebra Technologies रखा। आज, यह रोबोटिक्स, सेवाओं और सॉफ्टवेयर समाधान का एक लोकप्रिय प्रदाता है। विशेष रूप से, fetch100 Roller और Fetch100 Shelf उत्पादन सुविधाओं में नेविगेट कर सकते हैं और टोटे को स्वायत्त रूप से छांट और वितरित कर सकते हैं। यह रोबोट पहले से ही विश्वभर में उपयोग में है और इसे उच्च समीक्षाएँ मिली हैं।

Zebra Technologies आपके पोर्टफोलियो में कई कारणों से एक स्मार्ट जोड़ है। एक कारण यह है कि कंपनी लंबे समय से उन्नति पर रही है। इसे 2002 के Forbes मैगज़ीन की “200 Best Small Companies in America” में उल्लेख मिला, साथ ही अन्य पुरस्कारों के साथ।

कंपनी का स्टॉक, ZBRA, ने पूरे वर्ष उल्लेखनीय और स्थिर वृद्धि देखी है। इसका मार्केट कैप $19.808 बिलियन है और इसका PE Ratio (TTM) 51.82 है। यह वृद्धि कंपनी द्वारा नए उत्पादों की रिलीज़ और रोबोटिक्स तथा AI सिस्टम में उनके उद्यमों के संयोजन के कारण हुई।

रोबोटिक्स में सिरेमिक

रोबोटिक्स में उच्च-प्रदर्शन सिरेमिक का उपयोग भविष्य में बाजार को बदलने वाला है। यह अध्ययन दर्शाता है कि रोबोटों को इस तरह सेट किया जा सकता है कि वे मानवों के समान महसूस कर सकें, जिससे वे कम जोखिम के साथ लोगों के साथ काम कर सकें और उत्पादकता बढ़ा सकें। इसलिए, आपको भविष्य में एक रोबोटिक सहकर्मी के लिए तैयार रहना चाहिए।

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अध्ययन संदर्भ:

^{1. Filippi, M., Balciunaite, A., Georgopoulou, A., Paniagua, P., Drescher, F., Nie, M., Takeuchi, S., Clemens, F., & Katzschmann, R. K. (2024). Sensor-embedded muscle for closed-loop controllable actuation in proprioceptive biohybrid robots. Advanced Intelligent Systems. https://doi.org/10.1002/aisy.202400413}