ძალისა და გრეხის ექვსივე კომპონენტის აღქმა მნიშვნელოვანია რობოტული მანიპულირების, მიკროწარმოებისა და მედიცინისათვის. თუმცა, არსებული სენსორები ჯერ კიდევ შეზღუდულია ზომით, დამზადების სირთულითა და სისტემის მაღალი ღირებულებით. ჟურნალ Optica-ში გამოქვეყნებულ სტატიაში შანხაის ძიაო ტონგის უნივერსიტეტი-ის მკვლევრები იუწყებიან, რომ შექმნეს 1.7 მმ ზომის სენსორი, რომელსაც ძალისა და გრეხის ექვსივე კომპონენტის გაზომვა ერთი ოპტიკური არხის მეშვეობით შეუძლია. სენსორი შექმნილია იმისათვის, რომ რობოტებს „შეხების“ შეგრძნება მიანიჭოს — შესაძლებლობა, რომლის მიღწევაც აქამდე ასეთ მცირე მასშტაბებში რთული იყო.
ტრადიციული სენსორები ხშირად დიდი ზომისაა და ენერგიის მნიშვნელოვან მოხმარებას საჭიროებს, რაც ზღუდავს მათ გამოყენებას მინიატურულ რობოტებში. ახალი სენსორი კი იყენებს მოწინავე მასალებსა და ოპტიკურ ტექნოლოგიებს, რაც გარემოზე ზეწოლის, ტემპერატურისა და ზედაპირის ტექსტურის შესახებ უზუსტესი ინფორმაციის მიღების საშუალებას იძლევა. ეს მას განსაკუთრებით გამოსადეგს ხდის სამედიცინო მიკროინსტრუმენტებისთვის, რომლებსაც ადამიანის სხეულში მაღალი სიზუსტით მანიპულირება მოეთხოვებათ. მკვლევართა მიზანი იყო შეექმნათ მარტივი და იაფი მოწყობილობა, რომელიც ერთი ოპტიკური სიგნალის გამოყენებით შეძლებდა ძალებისა და ძალის მომენტების ყველა მიმართულებით ერთდროულად გაზომვას.
სენსორის წვერზე განთავსებულია დრეკადი ელასტომერის გუმბათი, რომელიც კოჰერენტული ოპტიკური ბოჭკოების კონას უკავშირდება. როდესაც სენსორზე გარე ძალა ან ბრუნვის მომენტი მოქმედებს, ელასტომერი და მისი შიდა ზამბარა მიკროდეფორმაციას განიცდის. ეს დეფორმაცია ცვლის სენსორის შიდა ოპტიკური ღრუს გეომეტრიასა და ზედაპირის დახრილობას. შედეგად, იცვლება ბოჭკოებში არეკლილი სინათლის სივრცითი განაწილება — ინტენსივობა და მიმართულება. დეფორმაციით გამოწვეული სინათლის ველის ცვლილებები ოპტიკური ბოჭკოების საშუალებით კამერას გადაეცემა, რომელიც მათ სინათლის ინტენსივობის სპეციფიკურ სივრცით შაბლონებად (პატერნებად) აფიქსირებს. დაფიქსირებული გამოსახულებები სპეციალურად გაწვრთნილ ნეირონულ ქსელს მიეწოდება, რომელიც ამ ვიზუალურ პატერნებს აანალიზებს და მექანიკური დატვირთვის ექვსივე კომპონენტს ზუსტად ითვლის.
სენსორის უნიკალურობა რამდენიმე ფუნდამენტური ფაქტორითაა განპირობებული, რომელთაგან უმთავრესი მონაცემთა გადაცემის სიმარტივეა. ტრადიციული სენსორებისგან განსხვავებით, რომლებიც ინფორმაციის დასამუშავებლად რთულ ელექტრონულ გაყვანილობასა და მრავალრიცხოვან სენსორულ ელემენტებს საჭიროებენ, ეს მოწყობილობა ყველა კომპონენტს მხოლოდ ერთი ოპტიკური არხის მეშვეობით აღიქვამს. გარდა ამისა, სენსორი სრულიად პასიურია და უშუალოდ მგრძნობიარე თავში ელექტრონიკას არ შეიცავს, რაც მას სამედიცინო მიზნებისთვის განსაკუთრებით ხელსაყრელს ხდის — იგი მდგრადია ელექტრომაგნიტური ხარვეზების მიმართ და უსაფრთხოა ადამიანის ორგანიზმში გამოსაყენებლად.
შეჯამების სახით შეიძლება ითქვას, რომ ოპტიკური ბოჭკოსა და ხელოვნური ინტელექტის სინთეზმა შესაძლებელი გახადა ექვსგანზომილებიანი მგრძნობელობის რეკორდულად მცირე სივრცეში მოთავსება. ეს გარღვევა ახალ შესაძლებლობებს ქმნის მიკრორობოტექნიკაში, სადაც სენსორის მინიატურულობა და მაღალი სიზუსტე გადამწყვეტ როლს ასრულებს.
წყარო:



