يمكن للإصبع الاصطناعي تحديد المواد المختلفة بدقة تزيد عن 90% من خلال استشعار سطحها. يمكن أن تكون هذه التقنية مفيدة لأتمتة مهام التصنيع الآلي، مثل الفرز ومراقبة الجودة.
ليست مستشعرات اللمس التي يمكنها الحصول على معلومات حول الأسطح، مثل الضغط أو درجة الحرارة، جديدة، لكن المستشعرات التي يمكنها التعرف على نوع وخشونة الأسطح أقل شيوعًا.
طوَّر Dan Luo من معهد بكين للطاقة النانوية وأنظمة النانو التابع للأكاديمية الصينية للعلوم وزملاؤه إصبعًا يمكنه تحديد المادة التي تُصنع منها باستخدام مستشعرات "احتكاك كهربائي" لاختبار قدرتها على اكتساب أو فقدان الإلكترونات، وتمييز خشونتها، دون التسبب في ضرر لها.
عند اختباره على مئات العينات من 12 مادة مثل الخشب والزجاج والبلاستيك والسيليكون، ودمجها مع تحليل البيانات القائم على التعلم الآلي، حقق الإصبع دقة متوسطة تبلغ 96.8% ودقة 90% على الأقل لجميع المواد.
يتكون الجهاز من أربعة مستشعرات مربعة صغيرة، كل منها مصنوع من بوليمر بلاستيكي مختلف، تم اختيارها لخصائصها الكهربائية المختلفة. عندما تتحرك المستشعرات بالقرب من سطح جسم ما، تتفاعل الإلكترونات من كل مربع مع السطح بطريقة مختلفة قليلاً، والتي يمكن قياسها بعد ذلك.
يتم بعد ذلك توصيل هذه المستشعرات، الموجودة في علبة تشبه الإصبع، بمعالج وشاشة LED عضوية، والتي تعرض اسم نوع المادة المكتشفة. في بيئة صناعية، يمكن توصيل المعالج مباشرة بآلية التحكم في التصنيع. يقول لو: "يمكن للأصابع الذكية أن تساعد الروبوتات في التحقق مما إذا كانت المنتجات تفي بمعايير التصنيع، من حيث التركيب وهيكل السطح". "يمكن لنظامنا أيضًا أن يلعب دورًا مهمًا في فرز المواد الصناعية".
يقول Ben Ward-Cherrier من جامعة بريستول بالمملكة المتحدة، إذا ثبت أنه قوي خلال عدة آلاف من الاختبارات، فإن قدرة المستشعر على التمييز بين المواد يمكن أن تجعله مناسبًا تمامًا لمهام مثل مراقبة الجودة في التصنيع. ومع ذلك، فمن المحتمل أن تكون أكثر فاعلية عند دمجها مع أجهزة استشعار أخرى يمكنها اكتشاف أشياء مثل الحواف أو الاحتكاك.
يقترح Luo وفريقه أيضًا أنه يمكن استخدام الجهاز في الأطراف الصناعية الاصطناعية، لكن من غير المرجح أن يكون مفيدًا لذلك، كما تقول Tamar Makin من جامعة كامبريدج. تقول: "بالنسبة للتكنولوجيا التي يتحكم بها الإنسان، لسنا بحاجة إلى هذا المستوى من التطور". "تخيل أنك مبتور الأطراف وتريد الحصول على فنجان من القهوة. لديك الكثير من الخبرة الحياتية، والخبرة عبر الإنترنت بيدك السليمة، للحصول على تقدير جيد جدًا للمواد التي أنت على وشك الوصول إليها".
ليست مستشعرات اللمس التي يمكنها الحصول على معلومات حول الأسطح، مثل الضغط أو درجة الحرارة، جديدة، لكن المستشعرات التي يمكنها التعرف على نوع وخشونة الأسطح أقل شيوعًا.
طوَّر Dan Luo من معهد بكين للطاقة النانوية وأنظمة النانو التابع للأكاديمية الصينية للعلوم وزملاؤه إصبعًا يمكنه تحديد المادة التي تُصنع منها باستخدام مستشعرات "احتكاك كهربائي" لاختبار قدرتها على اكتساب أو فقدان الإلكترونات، وتمييز خشونتها، دون التسبب في ضرر لها.
عند اختباره على مئات العينات من 12 مادة مثل الخشب والزجاج والبلاستيك والسيليكون، ودمجها مع تحليل البيانات القائم على التعلم الآلي، حقق الإصبع دقة متوسطة تبلغ 96.8% ودقة 90% على الأقل لجميع المواد.
يتكون الجهاز من أربعة مستشعرات مربعة صغيرة، كل منها مصنوع من بوليمر بلاستيكي مختلف، تم اختيارها لخصائصها الكهربائية المختلفة. عندما تتحرك المستشعرات بالقرب من سطح جسم ما، تتفاعل الإلكترونات من كل مربع مع السطح بطريقة مختلفة قليلاً، والتي يمكن قياسها بعد ذلك.
يتم بعد ذلك توصيل هذه المستشعرات، الموجودة في علبة تشبه الإصبع، بمعالج وشاشة LED عضوية، والتي تعرض اسم نوع المادة المكتشفة. في بيئة صناعية، يمكن توصيل المعالج مباشرة بآلية التحكم في التصنيع. يقول لو: "يمكن للأصابع الذكية أن تساعد الروبوتات في التحقق مما إذا كانت المنتجات تفي بمعايير التصنيع، من حيث التركيب وهيكل السطح". "يمكن لنظامنا أيضًا أن يلعب دورًا مهمًا في فرز المواد الصناعية".
يقول Ben Ward-Cherrier من جامعة بريستول بالمملكة المتحدة، إذا ثبت أنه قوي خلال عدة آلاف من الاختبارات، فإن قدرة المستشعر على التمييز بين المواد يمكن أن تجعله مناسبًا تمامًا لمهام مثل مراقبة الجودة في التصنيع. ومع ذلك، فمن المحتمل أن تكون أكثر فاعلية عند دمجها مع أجهزة استشعار أخرى يمكنها اكتشاف أشياء مثل الحواف أو الاحتكاك.
يقترح Luo وفريقه أيضًا أنه يمكن استخدام الجهاز في الأطراف الصناعية الاصطناعية، لكن من غير المرجح أن يكون مفيدًا لذلك، كما تقول Tamar Makin من جامعة كامبريدج. تقول: "بالنسبة للتكنولوجيا التي يتحكم بها الإنسان، لسنا بحاجة إلى هذا المستوى من التطور". "تخيل أنك مبتور الأطراف وتريد الحصول على فنجان من القهوة. لديك الكثير من الخبرة الحياتية، والخبرة عبر الإنترنت بيدك السليمة، للحصول على تقدير جيد جدًا للمواد التي أنت على وشك الوصول إليها".
