جلد صناعي يولد الطاقة ويحاكي حاسة اللمس

مبتكره تحدث لـ «الشرق الأوسط» عن تطبيقاته

قال باحثون من جامعة غلاسكو بأسكوتلندا، إن نوعا جديدا من الجلد الصناعي المولد للطاقة يمكن أن يخلق أطرافا صناعية وروبوتات بأسعار معقولة، وقادرة على محاكاة حاسة اللمس.
وفي ورقة بحثية نشرت بالعدد الأخير من دورية «IEEE Transactions on Robotics»، وصف الباحثون كيف يمكن لليد الملفوفة بالجلد المطعم بالخلايا الشمسية أن تتفاعل مع الأشياء دون استخدام أجهزة استشعار مخصصة ومكلفة.
وتدمج الخلايا الشمسية على سطح الجلد من أجل استخدام مزدوج ذكي، حيث تولد الخلايا طاقة كافية لتشغيل المشغلات الدقيقة التي تتحكم في حركات اليد، ولكنها أيضًا تزود اليد بإحساسها الفريد بـ«اللمس».
ويأتي الإحساس باللمس، عندما يقترب أي شيء من سطح الخلية، فإنه يحدث تقليلا لكمية الضوء التي تصل إليها، وتنخفض كمية الطاقة التي تولدها الخلية عندما يصبح الضوء باهتًا، ويصل في النهاية إلى الصفر عندما يلمسه شيء ما ويغطيه. ومن خلال تقديم تفسيرات ذكية لمستويات الطاقة المنتجة في كل خلية، يكون الجلد قادرًا على اكتشاف شكل الجسم الوارد. وتقوم مجموعة ثانية من مصابيح «ليد» البسيطة، المدمجة بين الخلايا الشمسية في الجلد الصناعي، بنقل الضوء بالأشعة تحت الحمراء نحو الأشياء، ومن خلال قياس الوقت الذي يستغرقه الضوء لينعكس من الجسم، يمكن للجلد أن يشعر بالمسافة بين الجسم واليد.
ويتيح الجمع بين المعلومات التي تم جمعها من الخلايا الشمسية ومصابيح ليد، استنتاج قرب الكائن وموقعه وحوافه، مما يؤدي إلى تنفيذ العديد من المهام التي يمكن قياسها بواسطة مستشعرات اللمس التقليدية، وتسمح البيانات لليد بالإمساك بأشياء مثل الكرات المطاطية الموضوعة أمامها.
يقول تقرير نشره الموقع الإلكتروني لجامعة غلاسكو في 30 نوفمبر (تشرين الثاني) الماضي، إنه في السابق وجدت البشرة الإلكترونية الحساسة للمس، العديد من التطبيقات التجريبية في الأطراف الصناعية والروبوتات، لكن المشروع البحثي الحالي هو أول جلد إلكتروني مولد للطاقة قادر على تقديم ردود فعل باللمس دون استخدام مستشعرات اللمس المخصصة.
ولا يحتاج الجلد إلى مصدر طاقة تقليدي للعمل، على عكس الأجهزة الأخرى المكافئة التي تشمل مستشعرات اللمس، فالواقع أن الجلد نفسه هو مصدر الطاقة، وهو قادر على تشغيل اليد والأجهزة المتصلة به، ويمكن تخزين الطاقة في أجهزة مثل المكثفات الفائقة المرنة التي طورناها لتعمل جنبًا إلى جنب مع الجلد، لذلك ليس من الضروري التعرض باستمرار لأشعة الشمس من أجل العمل.
ويوضح التقرير أن التطبيقات المأمولة لهذا الجلد هو استخدامه في طرف صناعي يعمل بالطاقة الذاتية بالكامل وملفوف بجلد مرن مصنوع من مكونات غير مكلفة نسبيًا، ويمكن أيضا إضافة اليد المزودة بهذا الجلد إلى نهاية ذراع الروبوت، على غرار تلك الموجودة في أماكن مثل مرافق تصنيع السيارات، حيث تستطيع مستشعرات الجلد إيقاف حركة الذراع عندما يستشعر جسمًا غير متوقع، وهو ما نعتقد أنه يمكن أن يساعد في منع الحوادث الصناعية في المستقبل.
يقول ريفندر داهيا، أستاذ الإلكترونيات والهندسة النانوية، والباحث الرئيسي بالدراسة لـ«الشرق الأوسط»، إن أحد التطبيقات العاجلة التي يمكن توظيف الجلد فيها، هو استخدامه في تصنيع الحقائب الجلدية لتشغيل المستشعرات لمراقبة جودة الجلد بناءً على الرائحة، أو لتشغيل مصابيح «ليد» ضمن تطبيقات الموضة. ويضيف، أن التطبيق الآخر هو استخدام الطاقة المولدة من الخلايا الشمسية لشحن الهواتف المحمولة الموجودة داخل الحقائب.