تطوير جلد اصطناعي يستخدم في صناعة الأطراف ويحاكي حاسة اللمس

طور الباحثون جلدا اصطناعيا مولدا للطاقة ويساعد في تصنيع الأطراف الاصطناعية والروبوتات بأسعار مقبولة ومنطقية والاهم بانها تحاكي حاسة اللمس.

وشرح الباحثون البريطانيون من جامعة ”غلاسكو“، إحدى أكبر جامعات اسكتلندا، ”كيف يمكن ليد آلية ملفوفة بجلد يعمل بالطاقة الشمسية أن تتفاعل مع الأشياء دون استخدام أجهزة استشعار مخصصة ومكلفة“.

ووفق ورقة بحثية نُشرت في مجلة ”IEEE Transactions on Robotics“ العلمية، فإن ”الجلد يضع مجموعة من الخلايا الشمسية المصغرة المدمجة على سطح البوليمر اللين لاستخدام مزدوج ذكي، حيثُ تولد الخلايا طاقة كافية لتشغيل المشغلات الدقيقة، التي تتحكم في حركات اليد، وتزودها بإحساسها الفريد باللمس من خلال قياس الاختلافات في ناتج الخلايا الشمسية“.

وأشارت الورقة إلى أنه ”عندما تقترب الكائنات من سطح الخلية، فإنها تقلل كمية الضوء الساقط عليها ما يؤدي إلى انخفاض الطاقة المولدة، التي تصل إلى الصفر عندما يلمسه كائن ويغطيه، ومن خلال تقديم تفسيرات ذكية لمستويات الطاقة المنتجة في كل خلية، يكون الجلد قادرًا على اكتشاف شكل الجسم“.

وفسر الباحثون ذلك بأن ”مجموعة ثانية من مصابيح ”LED“ البسيطة والمدمجة بين الخلايا الشمسية في الجلد ”تقوم 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“.

ويعتبر هذا أحدث تطور في الجلد الإلكتروني من مجموعة (BEST) التابعة لجامعة غلاسكو، بقيادة البروفيسور رافيندر ضاحية، من كلية جيمس وات للهندسة بالجامعة.

وقال ضاحية: ”لقد وجدت البشرة الإلكترونية الحساسة للمس العديد من التطبيقات التجريبية في الأطراف الصناعية والروبوتات في السنوات الأخيرة، لكن مشروعنا هو أول جلد إلكتروني مولّد للطاقة قادر على تقديم ردود فعل باللمس دون استخدام مستشعرات اللمس المخصصة“.

وأضاف أن ”هذا الجلد لا يحتاج إلى مصدر طاقة تقليدي للعمل، على عكس الأجهزة الأخرى المماثلة، التي تتضمن مستشعرات اللمس، إذ إن الجلد نفسه هو مصدر الطاقة، وقادر على تشغيل اليد والأجهزة المتصلة به“.

وأشار إلى أن ”الجلد يمكنه تخزين الطاقة المتولدة في أجهزة مثل المكثفات الفائقة المرنة، التي طورناها للعمل جنبًا إلى جنب مع الجلد، لذلك ليس من الضروري أن تتعرض باستمرار للشمس من أجل العمل“.

وأكد البروفيسور ضاحية أنه وفريقه البحثي ”على قرب خطوة واحدة إلى طرف اصطناعي يعمل بالطاقة الذاتية بالكامل وملفوف بجلد مرن مصنوع من مكونات غير مكلفة نسبيًا، كما يمكن أن تساعد التحسينات الإضافية الجلد على تحديد الأشياء التي تقترب حتى قبل أن تتلامس“.

وبين أنه ”تم تنفيذ تجربة عبر إضافة يد إلى نهاية ذراع الروبوت، على غرار تلك الموجودة في أماكن مثل مرافق تصنيع السيارات، حيث استطاعت أجهزة استشعار الجلد إيقاف حركة الذراع عندما يستشعر جسمًا غير متوقع، وهو أمر يعتقد أنه يمكن أن يساعد في منع وقوع الحوادث الصناعية في المستقبل“.