کنترل دقیق ربات‌‌ها با استفاده از تفکر!
به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، این توسعه نه تنها پیامد‌های مثبتی برای ارتقا مراقبت‌های بهداشتی به دنبال دارد بلکه برای طیف وسیعی از صنایع دیگر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
رابط‌های مغز و ماشین (BMI) به افراد این امکان را می‌دهد تا با استفاده از امواج مغزی خود، دستگاهی را راه اندازی کنند. این رابط‌ها به عنوان رابط‌های هندزفری و بدون صدا، پتانسیل بالایی برای استفاده در رباتیک، پروتز‌های بیونیک و خودرو‌های خودران دارند.
رابط‌های مغز و ماشین معمولاً از سه ماژول تشکیل شده است: یک محرک حسی خارجی، یک رابط حسی و واحدی که سیگنال‌های عصبی را پردازش می‌کند. از این سه، رابط حسگر بسیار مهم است، زیرا فعالیت الکتریکی تولید شده توسط خارجی‌ترین لایه مغز، قشر مغز، که مسئول فرآیند‌های سطح بالاتر، از جمله عملکرد حرکتی است، را شناسایی می‌کند.
اما این قشر بینایی، بخشی از قشر مغز است که اطلاعات ارسال شده از چشم‌ها را دریافت و پردازش می‌کند وکلید BMI است که به محرک‌های بینایی متکی است. قشر بینایی در قسمت پشتی مغز، در لوب اکسیپیتال قرار دارد.
امواج مغزی از طریق حسگر‌های قابل کاشت یا پوشیدنی، مانند الکترود‌های الکتروانسفالوگرافی (EEG) ثبت می‌شوند. مشکل استفاده از الکترود‌های EEG و دیگر حسگر‌های زیستی غیرتهاجمی در پشت سر این است که این ناحیه معمولاً با مو پوشیده شده است.
حسگر‌های مرطوب به استفاده از ژل رسانا روی پوست سر و مو متکی هستند، اما این امر می‌تواند باعث حرکت حسگر‌ها در زمان استفاده فرد شود. حسگر‌های خشک را می‌توان به عنوان جایگزین استفاده کرد، اما آن‌ها نیز چالش‌هایی دارند. چرا که رسانایی کمتری نسبت به حسگر‌های مرطوب دارند و با توجه به شکل گرد سر، ممکن است در حفظ تماس کافی با مشکل مواجه شوند.
محققان دانشگاه فناوری سیدنی (UTS) با توسعه یک حسگر زیستی خشک حاوی گرافن، لایه‌ای به ضخامت یک اتم از اتم‌های کربن که در یک شبکه شش ضلعی قرار گرفته اند ساخته‌اند. این شبکه که ۱۰۰۰ برابر نازک‌تر از موی انسان و ۲۰۰ برابر قوی‌تر از فولاد است.
گرافن با توجه به نازکی و رسانایی الکتریکی بالا، ماده‌ای بهینه برای ایجاد حسگر‌های زیستی خشک است. همچنین در برابر خوردگی و اثرات عرق مقاوم است و برای استفاده روی سر بسیار مناسب است.
محققان دریافتند که ترکیب گرافن با سیلیکون حسگر خشک قوی تری تولید می‌کند. لایه گرافن روی حسگر‌هایی که آن‌ها توسعه دادند کمتر از یک نانومتر ضخامت دارد.
فرانچسکا یاکوپی، نویسنده مسئول این مطالعه گفت: "با استفاده از مواد پیشرفته گرافن، ترکیب شده با سیلیکون، ما توانستیم بر مشکلات خوردگی، دوام و مقاومت در برابر تماس با پوست غلبه کنیم و حسگر‌های خشک پوشیدنی را توسعه دهیم. "
محققان با الگو‌های مختلف حسگر، از جمله مربع، شش ضلعی، ستون و نقطه آزمایش کردند و دریافتند که حسگر‌های دارای الگوی شش ضلعی کمترین امپدانس روی پوست را دارند. آن‌ها سپس حسگر جدید خود را با استفاده از BMI آزمایش کردند.
حسگر‌های الگوی شش ضلعی روی پوست سر در پشت سر قرار می‌گیرند تا امواج مغزی را از قشر بینایی تشخیص دهند و کاربر از یک لنز واقعیت افزوده (AR) استفاده می‌کند که مربع‌های سفید را نشان می‌دهد. با تمرکز روی یک مربع خاص، امواج مغزی ایجاد می‌شود که توسط حسگر زیستی گرفته می‌شود. سپس یک رمزگشا آن سیگنال را به یک فرمان ترجمه می‌کند.
چین تنگ لین یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: فناوری ما می‌تواند حداقل ۹ فرمان را در دو ثانیه صادر کند. این بدان معناست که ما ۹ نوع مختلف فرمان داریم و اپراتور می‌تواند در این بازه زمانی یکی از این ۹ فرمان را انتخاب کند.
سربازان ارتش استرالیا آزمایشی در دنیای واقعی از سنسور گرافن BMI انجام دادند و از آن برای کنترل یک سگ رباتیک چهار پا استفاده کردند. این دستگاه به ربات اجازه می‌دهد تا به صورت هندزفری با دقت ۹۴ درصد فرمان‌های داده شده را اجرا کند.
یاکوپی گفت: «فناوری هندزفری و بدون صدا در خارج از تنظیمات آزمایشگاهی، در هر زمان و هر مکان کار می‌کند. این باعث می‌شود رابط‌هایی مانند کنسول‌ها، صفحه‌کلیدها، صفحه‌های لمسی و تشخیص حرکات دست زائد شوند.»
با این حال، تحقیقات و آزمایش‌های بیشتری برای ایجاد تعادل بین کل سطح گرافن موجود، توانایی تطبیق با حضور مو و توانایی حفظ تماس حسگر با پوست سر مورد نیاز است.
اما این یک گام امیدوارکننده به سمت توسعه فناوری است که می‌تواند برای افراد دارای معلولیت در استفاده از ویلچر یا پروتز مفید باشد و همچنین کاربرد وسیع‌تری در زمینه‌های تولید پیشرفته، دفاع و هوافضا داشته باشد.
این مطالعه در مجله ACS Applied Nano Materials منتشر شده است.
انتهای پیام/