ابتكار أول لوحة لمس غير كهربائية في العالم!

ماذا لو تمكنت الآلات أن تستشعر اللمس دون الحاجة إلى الكهرباء؟. حيث لا توجد بطاريات، ولا أسلاك، فقط استجابات ناعمة ولطيفة لكل حركة تقوم بها. قد يبدو هذا مثل الخيال العلمي، ولكن بفضل الباحثين في جامعة تامبيري، أصبح الآن حقيقة واقعة. تعرف على أول لوحة لمس (touchpad) ناعمة غير كهربائية في العالم يمكنها استشعار قوة ومساحة وموقع التلامس. هذا الجهاز المبتكر المصنوع بالكامل من السيليكون الناعم يستعد لإحداث ثورة في الطريقة التي نتفاعل بها مع الآلات في البيئات القاسية.

تاريخ موجز للروبوتات الناعمة

إن مفهوم الروبوتات الناعمة (soft robots) كان موجودًا منذ عقود. والفكرة هي إنشاء أجهزة يمكنها الانحناء والتمدد والتوافق مع أشكال مختلفة، ومحاكاة مرونة الجلد البشري. كان هذا النهج مدفوعًا بالحاجة إلى أجهزة يمكنها التفاعل مع البشر بطريقة أكثر طبيعية ولطيفة، خاصة في مجالات مثل الرعاية الصحية وإعادة التأهيل.

في التسعينيات، بدأ الباحثون في استكشاف استخدام السيليكون والمواد اللينة الأخرى لإنشاء أجهزة إلكترونية مرنة. كانت هذه المحاولات المبكرة في كثير من الأحيان مرهقة وغير فعالة، لكنها مهدت الطريق لتطوير إلكترونيات أكثر تطورًا.

جاء أحد الإنجازات الرئيسية مع اختراع الموصلات المرنة، وهي مواد يمكن أن تتمدد دون أن تفقد موصليتها. وقد مكّن هذا الابتكار من إنشاء دوائر وأجهزة استشعار مرنة يمكن دمجها في الأجهزة الناعمة.

في السنوات الأخيرة، أدى التقدم في الطباعة ثلاثية الأبعاد والموائع الدقيقة إلى تسريع تطوير الإلكترونيات اللينة. حيث يستطيع الباحثون الآن إنشاء أجهزة ذات هياكل معقدة وقنوات مصممة بدقة، وكلها مصنوعة من مواد ناعمة ومرنة.

كان تطوير الروبوتات الناعمة أيضًا مدفوعًا بالحاجة إلى أجهزة يمكنها العمل في الظروف القاسية، مثل درجات الحرارة المرتفعة أو الضغوط العالية أو المجالات المغناطيسية القوية. ومن خلال التخلي عن الإلكترونيات الصلبة التقليدية، تمكن الباحثون من إنشاء أجهزة يمكنها العمل في بيئات قد تفشل فيها أجهزة الاستشعار الإلكترونية.

كيف تعمل لوحة اللمس غير الكهربائية

يكمن السر في الشبكة المعقدة من القنوات الهوائية، المصممة بذكاء لترجمة اللمس إلى تغييرات طفيفة في ضغط الهواء. حيث يوجد داخل لوحة اللمس 32 قناة رفيعة، يبلغ عرض كل منها بضع مئات من الميكرومترات فقط، تتكيف مع اللمس، مما يولد نمطًا فريدًا من تغيرات ضغط الهواء. يتم بعد ذلك ترجمة هذه التغييرات لاستشعار الموقع بدقة والقوة ومساحة منطقة التلامس. إن القنوات مصنوعة من السيليكون الناعم، مما يسمح للجهاز بالتوافق مع الأسطح المختلفة والحفاظ على حساسيته.

يتيح النظام الهوائي للجهاز العمل بدون كهرباء، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في البيئات التي تكون فيها الأجهزة الكهربائية غير آمنة أو غير موثوقة. على سبيل المثال، يمكن استخدام الجهاز في الإشعاع القوي أو الظروف التي قد تتسبب فيها حتى شرارة صغيرة من الكهرباء في حدوث خطر كبير.

• تصميم شبكة كهرباء ذاتية الإصلاح تعمل بالذكاء الاصطناعي
• ما هو « العَمَه – agnosia»؟
• ما هو الحساس sensor وأشهر أنواعه في الروبوتات؟
• قفزة نوعية في أجهزة استشعار الحركة بالتقنيات الكمومية!
• جهاز جديد يمكنه رفع كفاءة الخلايا الشمسية إلى 80%!

التطبيقات الثورية للوحة اللمس غير الكهربائية

في المجال الطبي، يمكن لهذه التكنولوجيا أن تتيح إنشاء روبوتات ناعمة وغير كهربائية تساعد في أخذ خزعة أثناء فحص المريض بالتصوير بالرنين المغناطيسي. يمكن لهذه الروبوتات التنقل عبر المجالات المغناطيسية القوية لأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، مما يوفر طريقة أكثر أمانًا ودقة لجمع عينات الأنسجة. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تشخيص وعلاج أكثر فعالية للسرطان.

كما أن دمج أجهزة الاستشعار الهوائية في الروبوتات الناعمة يمكن أن يعزز أيضًا قدرتها على أداء المهام الدقيقة، مثل تجميع وتفكيك المكونات الهشة. ويمكن أن يكون لذلك آثار كبيرة على صناعات مثل التصنيع والخدمات اللوجستية.

إن إضافة أجهزة استشعار اللمس إلى الأيدي الروبوتية الناعمة قد يمكنها من محاكاة الحركات والأحاسيس الدقيقة للأيدي البشرية. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحسين البراعة والأداء الوظيفي للأطراف الصناعية بشكل كبير، مما يسمح للأفراد مبتوري الأطراف باستعادة الشعور بالاستقلالية والثقة.

علاوة على ذلك، يمكن تصميم الأجهزة القابلة للارتداء المصنوعة من مواد ناعمة لتوفير مساعدة حركة لطيفة وموجهة للأفراد الذين يعانون من إعاقات حركية. يمكن أن يكون هذا مفيدًا بشكل خاص لمراكز إعادة التأهيل، حيث يمكن للمرضى الاستفادة من الأجهزة الناعمة والمريحة والقابلة للتعديل التي يمكن أن تساعدهم على استعادة القوة والحركة.

المصادر

The world’s first non-electric touchpad takes sensor technology to extreme conditions | techxplore

Soft Micropneumatic Touchpad | Advanced Intelligent Systems