Autorių teisės: Brianas Johnsonas
Maxo Plancko intelektualių sistemų instituto ir Kolorado Boulderio universiteto mokslininkai sukūrė minkštos formos ekraną – robotą, galintį greitai ir tiksliai pakeisti savo paviršiaus geometriją, kad sąveikautų su objektais ir skysčiais, reaguotų į žmogaus prisilietimus ir rodytų raides bei skaičius. – viskas vienu metu. Ekranas demonstruoja didelio našumo programas ir ateityje gali būti rodomas gamykloje, medicinos laboratorijose arba jūsų namuose.
Įsivaizduokite iPad, kuris yra daugiau nei tiesiog iPad – kurio paviršius gali keistis ir deformuotis, leidžiantis piešti 3D dizainą, kurti iš ekrano iššokančius haiku ir net laikyti partnerio ranką iš vandenyno.
Tokia yra Kolorado Boulder universiteto (CU Boulder) ir Maxo Plancko intelektualių sistemų instituto (MPI-IS) inžinierių komandos vizija Štutgarte, Vokietijoje. Naujame tyrime, paskelbtame m Gamtos komunikacijosjie sukūrė unikalų formą keičiantį ekraną, kuris telpa ant kortelių stalo. Prietaisas pagamintas iš 10 x 10 minkštų robotų „raumenų“, kurie gali pajusti išorinį spaudimą ir iššokti, kad sukurtų raštus. Jis pakankamai tikslus, kad būtų sukurtas slenkantis tekstas, ir pakankamai greitas, kad pakratytų skysčiu užpildytą cheminę stiklinę.
Tai taip pat gali suteikti dar retesnio: lytėjimo jausmą skaitmeniniame amžiuje.
„Tobulėjant technologijoms, pradėjome siųsti tekstą dideliais atstumais, tada garsą ir vėliau vaizdo įrašą“, – sakė Brianas Johnsonas, vienas iš dviejų pagrindinių naujojo tyrimo autorių, 2022 m. įgijęs mechanikos inžinerijos daktaro laipsnį CU Boulder ir dabar. Maxo Plancko intelektualių sistemų instituto doktorantas. „Bet mums vis tiek trūksta prisilietimo“.
Ši naujovė sukurta remiantis minkštųjų robotų klasę, kurios pradininkė buvo Christoph Keplinger, buvusio CU Boulder mechanikos inžinerijos docento, o dabar MPI-IS direktoriaus, vadovaujama komanda. Jie vadinami hidrauliškai sustiprintomis savaime gyjančiomis elektrostatinėmis (HASEL) pavaromis. Ekrano prototipas dar neparengtas rinkai. Tačiau mokslininkai įsivaizduoja, kad vieną dieną panašios technologijos gali padėti sukurti sensorines pirštines virtualiems žaidimams arba išmanųjį konvejerį, kuris gali banguotai rūšiuoti obuolius nuo bananų.
„Galėtumėte įsivaizduoti, kad šias jutiklines ir veikiančias ląsteles būtų galima suskirstyti į daugybę skirtingų formų ir derinių“, – sakė Mantas Naris, vienas iš šio straipsnio autorių ir Paulo M. Rady mechanikos inžinerijos katedros doktorantas. „Tikrai nėra jokių apribojimų, ką šios technologijos galiausiai gali sukelti.
Groja akordeonu
Projektas kilo ieškant kitokios technologijos: sintetinių organų.
2017 m. tyrėjai, vadovaujami mechanikos inžinerijos ir biomedicinos inžinerijos profesoriaus Marko Rentschlerio, gavo Nacionalinio mokslo fondo finansavimą, kad sukurtų tai, ką jie vadina STISSUE – suglebusius organus, kurie elgiasi ir jaučiasi kaip tikros žmogaus kūno dalys, tačiau yra visiškai pagaminti iš plastiko. kaip medžiagos.
„Galėtumėte naudoti šiuos dirbtinius organus, kad padėtumėte kurti medicinos prietaisus ar chirurginius robotinius įrankius už daug mažesnę kainą nei naudojant tikrus gyvūninius audinius“, – sakė Rentschleris, naujo tyrimo bendraautoris.
Tačiau kurdama šią technologiją komanda sugalvojo idėją apie stalinį ekraną.
Grupės dizainas yra maždaug Scrabble žaidimo lentos dydžio ir, kaip ir viena iš tų lentų, sudaryta iš mažų kvadratėlių, išdėstytų tinklelyje. Šiuo atveju kiekvienas iš 100 kvadratų yra atskira HASEL pavara. Pavaros pagamintos iš mažų akordeonų formos plastikinių maišelių. Jei per juos praleidžiate elektros srovę, skystis pasislenka maišelių viduje, todėl akordeonas išsiplės ir šokinėja aukštyn.
Pavarai taip pat yra minkšti, magnetiniai jutikliai, kurie gali aptikti, kai jas įkišate. Tai leidžia užsiimti įdomia veikla, sakė Johnsonas.
„Kadangi jutikliai yra pagrįsti magnetu, galime naudoti magnetinę lazdelę piešti ant ekrano paviršiaus“, – sakė jis.
Girdi tai?
Kitos tyrėjų komandos sukūrė panašius išmaniuosius planšetinius kompiuterius, tačiau CU Boulder ekranas yra minkštesnis, užima daug mažiau vietos ir yra daug greitesnis. Kiekvienas jos robotas raumuo gali judėti iki 3000 kartų per minutę.
Tyrėjai dabar sutelkia dėmesį į pavarų mažinimą, kad padidintų ekrano skiriamąją gebą – beveik taip, kaip kompiuterio ekrane pridėti daugiau pikselių.
„Įsivaizduokite, jei galėtumėte įkelti straipsnį į savo telefoną ir jis ekrane būtų rodomas Brailio raštu“, – sakė Naris.
Grupė taip pat stengiasi apversti ekraną. Tokiu būdu inžinieriai galėtų sukurti pirštines, kurios padėtų pirštų galiukus, kad galėtumėte „pajusti“ objektus virtualioje realybėje.
Ir, pasak Rentschlerio, ekranas gali atnešti dar ką nors: šiek tiek ramybės ir tylos. „Mūsų sistema iš esmės tyli. Pavaros beveik nekelia triukšmo.
Kiti naujojo tyrimo CU Boulder bendraautoriai yra Nikolausas Correllas, informatikos katedros docentas; Seanas Humbertas, mechanikos inžinerijos profesorius; mechanikos inžinerijos absolventai Vani Sundaram, Angella Volchko ir Khoi Ly; ir absolventai Shane’as Mitchellas, Ericas Acome’as ir Nickas Kellaris. Christophas Keplingeris taip pat buvo bendraautorius, atlikdamas abu savo vaidmenis CU Boulder ir MPI-IS.
- POPIERIUS – Daugiafunkcinis minkštas roboto formos ekranas su greitu paleidimu, jutimu ir valdymu. Johnson, BK, Naris, M., Sundaram, V., Volchko, A., Ly, K., Mitchell, SK, Acome, E., Kellaris, N., Keplinger, C., Correll, N., Humbert, JS ir Rentschler ME Nature Communications 14.1 (2023): 4516.
Maxo Plancko intelektualių sistemų instituto tikslas yra ištirti ir suprasti intelektualių sistemų organizavimo principus ir pagrindinę suvokimo-veiksmo-mokymosi kilpą.
