עתיד התעשייה: רובוט רך ורגיש

מאת אבישג אשר       פורסם: 14.3.2018
חוקרים מאוניברסיטת הרווארד פיתחו שיטה ליצירת רובוטים רכים עם חיישנים משובצים, המסוגלים לחוש תנועה, לחץ, מגע וטמפרטורה. בהשראת מערכת החושים האנושית פיתחו החוקרים ממכון Wyss וביה"ס להנדסה ומדע שימושי בהרווארד, פלטפורמה ליצירת רובוטים רכים עם חיישנים משובצים, שמסוגלים להגיב לסביבה ולמידע שהיא מכילה. המחקר פורסם בכתב העת Advanced Materials.

רובוטים רכים הם אחד האתגרים, שעולם הרובוטיקה עדיין מתמודד איתו. בניגוד לרובוטים התעשייתיים המוכרים, המותאמים לעבודות ניתנות לתכנות כמו צביעה, ריתוך ונשיאת מטענים, הרובוטים הרכים מסוגלים לקבוע את דרך פעולתם בעצמם על ידי יכולות חישה כמו-אנושיות: לחץ, צורה, אפילו מגע אנושי. ושלא כמו הרובוטים התעשייתיים של הדור הנוכחי, הם עשויים מחומרים פולימריים רכים, שיכולת התנועה וההתכווצות שלהם מוקנית על ידי זרמים חשמליים ותהליכים כימיים.
רובוטים רכים לא יעבדו בהרכבת מכוניות, אבל בהחלט בשלבי הגימור של המכוניות, במפעלי מזון, תרופות, ובכל קו יצור שדורש חישה וקבלת החלטות אוטונומית. הרובוטים האלה יכולים לעשות משהו שאחיהם המתכתיים יתקשו בו: אחיזה. שהרי אין אחיזת צמיג מכונית דומה לאחיזת ביצה, או גלולת תרופה, ואצל רובוט רגיל זה עלול להסתיים ב...קווץ'. מה שמוביל ליתרון גדול נוסף של הרובוטים הרכים – הם מתאימים לעבודה שיתופית עם בני אדם, שהם גם כידוע עשויים מחומרים רכים.

שילוב יכולות חישה ברובוטים רכים נחשבה עד כה לאתגר בלתי ניתן לפיצוח שכן מרבית החיישנים הנמצאים בשימוש בעולם האלקטרוניקה עשויים מחומרים קשיחים. כדי להתמודד עם הבעייה פיתחו החוקרים דיו מוליך מבוסס נוזל יוני אורגני, שניתן להדפיסו במדפסת תלת-ממד אל תוך החומרים האלסטיים מהם עשויים הרובוטים הרכים. "על ידי הדפסה ישירה של נוזל החישה אל תוך המערכות הרכות אנחנו פותחים נתיב נחדש לתכנון מתקנים שיאפשרו בקרה מהפכנית על עבודה רובוטים רכים," אומר ד"ר מייקל וונר, ממחברי המאמר.

לצורך בניית אב הטיפוס השתמשו החוקרים בטכנולוגיית הדפסה מוטמעת בתלת-ממד (embedded 3D printing) שפותחה בהרווארד, אשר מאפשרת לשלב מספר תכונות וחומרים במהלך הדפסה אחד של אובייקט. כדי לבדוק את החיישנים, הצוות הדפיס תופסן רובוטי רך, המורכב משלוש אצבעות (actuators) רכות. החוקרים בחנו את יכולתו של התופסן לחוש לחץ מצטבר, עקמומיות, מגע וטמפרטורה. הם הטמיעו מספר חיישני מגע, כך שהתופסן יוכל לחוש ולהבדיל בין לחץ כבד לנגיעות קלות.

"היכולת לייצר רובוטים רכים היא מוגבלת בדרך כלל, בגלל טכניקות מיושנות של יציקה בתבנית, שמצמצמת את היכולת ליצור גאומטריות ייחודיות ובמקרה של הדפסה בתלת-ממד במכונות מסחריות, היא מגבילה את היכולת לבחור חומרים לייצור הרובוט," אומר ד"ר רוברט ווד, מחבר נוסף של המאמר. "הטכניקות שפותחו במעבדה בהארוורד מאפשרות לחולל מהפכה בדרך בה אנחנו מייצרים רובוטים, להתרחק מייצור רובוטים על קו ייצור ולעבור לרובוטים רכים ובעלי חושים, ייחודיים ומורכבים, כל אחד יחיד ומיוחד".

כעת מתכוונים החוקרים לרתום את כוחה של הבינה המלאכותית (AI) כדי לאמן את הרובוטים לאחוז באובייקטים במגוון גדלים, צורות, טקסטורות וטמפרטורות. 
תופסן רובוטי רך עם חיישנים מוטבעים - יכול לחוש תנועה, לחץ, מגע וטמפרטורה                    צילום: הרווארד SEAS