Mahalaga ba ang Seramiko sa Pagpapalawak ng mga Pandama sa Soft Robotics upang Isama ang Hipo at Temperatura?

Sa kabila man o hindi, ang susunod mong katrabaho ay maaaring isang robot. Sa ngayon, mas maraming tao ang nagtatrabaho kasama ang mga awtonomong makina. Ang mga aparatong ito ay perpekto para sa pagsasagawa ng mga gawain mula sa pag-uuri ng mga bagay hanggang sa pagsasagawa ng mga operasyon. Dahil dito, may matinding pangangailangan na palawakin ang hanay ng mga pandama, upang mapahusay ang pag-unawa ng mga aparatong ito sa kanilang kapaligiran.

Pag-aaral sa Matalinong Seramiko

Ang pag-aaral na “Sensor-Embedded Muscle for Closed-Loop Controllable Actuation in Proprioceptive Biohybrid Robots,”¹ na inilathala sa Advanced Intelligent Systems, ay naglalahad kung paano ginamit ng mga inhinyero ang mga advanced na seramiko upang lumikha ng mga robotic na bahagi na kayang makaramdam. Sa papel, masusing tinatalakay ng mga inhinyero ang paglikha ng mga artipisyal na aparato ng pakiramdam na gumagamit ng mga elektrikal na pulso at mga sensor na direktang isinasama sa ibabaw ng robot.

Malambot na Seramiko

Upang maunawaan ang proyekto, kailangan mo munang maglaan ng sandali upang kilalanin na ang mga seramiko ay may iba’t ibang anyo. Habang maaaring iniisip mo ang mga dekorasyon o mga gamit sa kusina, mayroon ding mga high-performance na seramiko. Ang mga yunit na ito ay nagdadala ng kuryente at nagbibigay ng matibay na estruktura para sa maraming elektronikong kagamitan ngayon. Kapansin-pansin, sinimulan ng mga mananaliksik ang kanilang pagsisikap sa pamamagitan ng pagsubok ng iba’t ibang seramiko upang matukoy ang kanilang mga pag-uugali at kakayahan.

Sa panahon ng mga pagsubok, inilatag ng koponan kung paano nila kinuha ang materyal na ito at pinaghati-hati ito sa maliliit na particle. Ang mga particle ay isinama sa isang thermoplastic matrix. Nakakatuwang, isang propesyonal na 3D printer ang ginamit upang matiyak na ang proseso ng pag-embed ay naisakatuparan nang tumpak. Pagkatapos, in-manipula ang nababanat na plastik, na nagbigay-daan sa mga inhinyero na masuri ang pag-uugali ng materyal sa iba’t ibang antas ng elasticity at posisyon.

Pagsusuri ng High-Performance na Seramiko

Sinubukan ang mga malambot na sensor na materyales upang alamin kung kaya nilang magrehistro ng temperatura, strain, pressure, o humidity. Nakaya ng mga aparatong ito na magrehistro ng iba’t ibang pandama gamit ang mga elektrikal na pulso. Mula roon, kinuha ng koponan ang ceramic field matrix at ginamit ito upang lumikha ng isang prosthetic na kamay.

Prosthetic na Kamay

Ang prosthetic na kamay ay ginamit upang subukan ang katumpakan at sensibilidad ng mga malambot na sensor. Masigasig, ang mga sensor na ginamit sa kamay ay nilikha upang magrehistro ng init at pressure. Dagdag pa, ang materyal ay maaaring tukuyin ang posisyon nito kaugnay ng ibang bahagi ng kamay. Napagpasyahan sa pag-aaral na nagtagumpay ang koponan sa paglikha ng isang kamay na kayang maramdaman ang inilapat na pressure at kahit tumugon kapag ito ay humawak ng ibang tao.

Balat ng Robot

Ang susunod na hakbang para sa mga mananaliksik ay subukang lumikha ng balat ng robot. Nagsimula ang koponan sa paggawa ng multi-layered na ceramic matrix. Ang matrix ay pinuno ng mga ceramic particle na may espesyal na layered na ayos upang subaybayan ang paghipo at pagbabago ng temperatura. Ang robotic na balat na ito ay dinisenyo upang magmukha at maramdaman tulad ng balat ng tao, kaya’t ito ay matalinong opsyon para sa mga robot na nagtatrabaho malapit sa mga tao. Mula roon, nagsimula ang koponan sa paglikha ng isang AI model.

Matalinong Prosthetic

Ang AI model ay kumokontrol sa mga reaksyon ng kamay batay sa kapaligiran at kondisyon. Partikular, ang AI model ay sinanay gamit ang 4500 sukat at galaw ng kalamnan. Ang pagsasanay na ito ay isinagawa kasama ang mga inhinyero mula sa ETH Zurich at University of Tokyo. Ang prosthetic ay gumagamit ng tissue-integrated piezoresistive sensors, na nagbibigay-daan sa aparato na lumikha ng enerhiya mula sa paggalaw, kaya’t hindi na kailangan ng baterya.

Mga Resulta

Ipinapakita ng mga resulta ng pag-aaral kung paano maaaring idevelop ang isang robot na may kakayahang ligtas na makatrabaho ang mga tao. Ang mga aparatong ito ay maaaring makilala kung kailan sila sumasalpok sa isang tao at kahit umatras, na pumipigil sa pinsala. Dagdag pa, ang AI ng sistema ay patuloy na natututo mula sa bawat interaksyon, na ginagawa itong unang proprioceptive biohybrid robot na kayang makaramdam.

Posibleng Mga Aplikasyon

Maraming aplikasyon ang teknolohiyang ito. Ang pagsasama ng advanced na AI systems sa mga robot na kayang makaramdam ay magdudulot ng pag-develop ng mas ligtas na mga makina. Ang mga yunit na ito ay makakagawa ng mga gawain na dati ay tanging tao lamang ang makakagawa. Bukod pa rito, magiging mas maraming gamit ito, dahil kaya nitong maramdaman ang kapaligiran at iangkop ang mga aksyon batay sa mga kondisyon.

Malambot na Robotics

Ang malambot na robotics ay mga aparato na gumagamit ng malambot na materyales sa halip na tradisyonal na pamamaraan. Ang mga malambot na robot ay may iba’t ibang anyo. Halimbawa, ang mga robotic sorter ay kailangang pumili ng prutas at iba pang sensitibong produkto at ilipat ang mga ito nang hindi nagdudulot ng pinsala. Ang mga aparatong ito ay inaasahang makakakuha ng malaking pag-upgrade sa pamamagitan ng pagpapakilala ng sensing skin at iba pang pagbabago na nagpapahintulot sa kanila na gumana tulad ng mga kamay ng tao.

Kamakailan, nagdulot ng interes ang mga Soft Robots dahil sa ilang kadahilanan. Maaari silang sumalpok sa iyo nang hindi ka nasasaktan. Bukod pa, madalas na nababago ng mga aparatong ito ang kanilang hugis upang makatawid sa mahirap na lupain. Ang pag-unlad na ito ay magtitiyak na ang mga malambot na robot ay malapit nang maramdaman ang temperatura at pressure.

Kalusugan

Maraming kumpanya ang nagdadalubhasa sa mga robotic surgeon. Ang mga aparatong ito ay gumagana gamit ang precision at optical sensors upang gabayan ang unit. Ang pagpapakilala ng pressure at temperature sensors ay magpapahintulot sa mga robot na magsagawa ng mas masalimuot na operasyon habang nakatutugma sa kondisyon ng pasyente.

Kapansin-pansin, ang mga matalinong prosthetic ay maaaring makatulong sa milyun-milyong pasyente na magkaroon ng mas magandang kalidad ng buhay. Ang mga susunod na henerasyon ng mga item na ito ay maaaring magsama ng maraming pandama, na nagbibigay sa pasyente ng natural na karanasan. Dagdag pa, kapag pinagsama mo ang teknolohiyang ito sa mga kamakailang breakthrough sa brain controllers, maaaring dumating ang araw na ang mga kapalit na prosthetic ng pasyente ay mas kakayahan kaysa sa orihinal.

Paghahanap at Pagliligtas

Natagpuan ng mga malambot na robot ang isang espesyal na layunin sa sektor ng paghahanap at pagliligtas. Ang mga aparatong ito ay maaaring maglakbay sa magaspang na kapaligiran na kadalasang hindi naaabot ng tao. Maaari silang gawing paikot na parang ahas o hugis na katulad ng maliliit na insekto. Kamangha-mangha, ang mga aparatong ito ay nagamit na sa mga lugar na dinaranas ang sakuna kung saan nakatulong sila sa pagsagip ng buhay. Ang mga robot ay maaaring pumasok sa mapanganib na mga zona ng sakuna at magbigay ng napakahalagang tulong bago pa man dumating ang ibang responder.

Sa hinaharap, ang aparatong ito ay maaaring maghanap ng mga taong nangangailangan at magsagawa ng rutin na pagsuri sa kanilang vital signs, na nagbibigay sa mga rescuer ng mahalagang datos tungkol sa kalagayan ng pasyente. Dagdag pa, gagamitin ang mga robot na ito upang tasahin ang pinakamainam na ruta para kunin ang nasugatang tao, dahil maaaring ipaalam ng aparato sa mga rescuer ang mga panganib tulad ng init o kemikal.

Pagsasaka

Patuloy na naghahanap ang mga magsasaka sa buong mundo ng mga madaling paraan upang mapabuti ang kahusayan. Habang dumarami ang populasyon ng mundo, patuloy na nag-iinnovate ang mga magsasaka upang matugunan ang lumalaking pangangailangan. Ang malambot na robotics ay makakatulong sa kanila sa paghahanda, pagtatanim, pag-aani, at kontrol sa kalidad ng kanilang pagkain. Ang mga aparatong ito ay maaaring mag-integrate ng AI systems upang higit pang mapabuti ang kanilang kakayahan, na nagbibigay-daan sa kanila na matukoy nang may mataas na katumpakan kung ang isang prutas ay hinog o nasira.

Mga Mananaliksik

Pinangunahan ng Laboratoryo ng Empa para sa High-Performance na Seramiko ang pag-aaral. Nakipagtulungan ang koponan sa University of Cambridge upang bumuo ng AI-powered na prosthetic limb. Ngayon, hinahangad ng koponan na palawakin ang kanilang pagsisikap at lumikha ng mas advanced na robotics, pati na rin palawakin ang kakayahan ng kanilang AI model.

Mga Kumpanyang Makikinabang sa Pananaliksik na Ito

Ang industriya ng robotics ay patuloy na lumalago. Dahil dito, maaari mong asahan na mas maraming yunit ang makakapasok sa mga linya ng paggawa sa mga darating na taon. Ang mga robot ay nagbabawas ng panganib at gastos at nagpapabuti ng kalidad. Bilang resulta, mas maraming negosyo ang nais na isama ang mga ito. Narito ang isang kumpanya na nasa tamang posisyon upang lubos na makinabang sa pananaliksik na ito sa mga susunod na buwan.

Zebra Technologies

Zebra Technologies (ZBRA ) ay pumasok sa merkado noong 1969, orihinal na bilang Data Specialties Incorporated. Ang mga tagapagtatag ng kumpanya, sina Ed Kaplan at Gerhard Cless, ay nagnanais na lumikha ng isang software at hardware na kumpanya na maaaring mapabuti ang karanasan ng gumagamit at mag-alok ng mga makabago na solusyon. Naging matagumpay sila sa pagpapasimula ng maraming teknolohiya, kabilang ang pagiging unang kumpanya na nag-alok ng barcode scanner.

Noong 1986, muling pinangalanan ng kumpanya ang sarili nito bilang Zebra Technologies. Ngayon, ito ay isang kilalang tagapagbigay ng robotics, serbisyo, at mga solusyon sa software. Partikular, ang fetch100 Roller at fetch100 Shelf ay maaaring mag-navigate sa mga pasilidad ng paggawa at mag-uri at maghatid ng mga tote nang autonomously. Ang robot ay kasalukuyang ginagamit sa buong mundo at nakatanggap ng magagandang pagsusuri.

Ang Zebra Technologies ay isang matalinong karagdagan sa iyong portfolio para sa ilang kadahilanan. Una, ang kumpanya ay matagal nang umuunlad. Naitala ito sa 2002 Forbes magazine’s “200 Best Small Companies in America” kasama ng iba pang mga parangal.

Ang stock ng kumpanya, ZBRA, ay nakaranas ng malaking at patuloy na paglago sa buong taon. Mayroon itong market cap na $19.808B at ang PE Ratio (TTM) ay 51.82. Ang paglago na ito ay dulot ng pagsasama-sama ng paglabas ng bagong mga produkto ng kumpanya at ang kanilang mga pagsusumikap sa robotics at AI systems.

Seramiko sa Robotics

Ang paggamit ng high-performance na seramiko sa robotics ay magbabago sa merkado sa hinaharap. Ipinapakita ng pag-aaral na ito na maaaring i-setup ang mga robot upang makaramdam sa paraang katulad ng tao, na nagpapahintulot sa kanila na makatrabaho ang mga tao nang may mas kaunting panganib at nagpapataas ng produktibidad. Dahil dito, dapat kang maghanda para sa isang robotic na katrabaho sa hinaharap.

Alamin ang iba pang mga kawili-wiling proyekto ng robot ngayon.

Sanggunian ng Pag-aaral:

^{1. Filippi, M., Balciunaite, A., Georgopoulou, A., Paniagua, P., Drescher, F., Nie, M., Takeuchi, S., Clemens, F., & Katzschmann, R. K. (2024). Kalansilyang may sensor na nakabaon para sa closed-loop na kontroladong pag-aktuwasyon sa proprioceptive na biohybrid na robot. Advanced Intelligent Systems. https://doi.org/10.1002/aisy.202400413}