مقالات علمي,پژوهشی

براي مدت هاي مديد، پلاستيك ماده اي عايق بود كه قادر به انتقال الكتريسيته نبود.

اما تحقيقات انجام شده در سالهاي 1970 ثابت كرد گروهي از پلاستيكها توانايي انتقال الكتريسيته را دارند. اينك بعد از گذشت بيش از سي سال برخي از كاربردهاي اين ماده  --بيلبوردهاي الكترونيكي ، لپ تاپهاي انعطاف پذير، صفحه تلويزيون با شفافيت بالا و ضخامت -- 1 cm شناخته شده اند. ترانزيستورهاي پلاستيكي و نمايشگرهاي نوراني آلي تجارت الكترونيك را تكان داده اند.

ترانزيستورها، قطعات بنيادي در ابزارهاي مدرن الكتريكي، بطور سنتي از سيليكون ساخته ميشوند . اما ساخت ترانزيستورهاي پلاستيكي ارزانتر و آسانتر از مشابه سيليكوني آنهاست و چون پلاستيك انعطاف پذير است ما ميتوانيم بزودي  لپ تاپهاي بسيار نازك و انعطاف پذيري را بسازيم كه ساخت آنها با سيليكون غير ممكن است.

نمايشگرهاي نوراني مرسوم مورد استفاده در تلويزيون ها، آي پاد ها و ساعتهاي ديجيتالي سخت و گران هستند و ساختار پيچيده اي دارند. اما نمايشگرهاي نوراني آلي كه بر پايه مهندسي الكترونيك پلاستيك ساخته مي شوند ساختار ساده تري دارند، انعطاف پذيرند و انرژي كمتري مصرف مي كنند. به همين دليل است كه سوني، كوداك و سامسونگ زمان و هزينه زيادي را براي گسترش آنها اختصاص مي دهند.

پيشرفت جالب ديگر در علم زيست شناسي است كه عبارت است از گسترش موادي حساس ولي به قدر كافي انعطاف پذير مشابه پوست كه ميتوانند در رباتها و در شرايطي كه حس لامسه ضروري است مورد استفاده قرار گيرند .

چاپ جولاي Physics World شامل مقاله اي در مورد پيشرفتهاي مهيج در اين زمينه است.

محققان مينويسند : " ما انتظار داريم در بسياري از كاربردها اين مواد به تدريج جايگزين سيليكون و فلزات شوند و تكنولوژي هاي جديدي را مخصوصا در زمينه زيست شناسي ايجاد كنند كه منجر به پيوند تكنولوژي و سيستمهاي بيولوژيكي مي شود. "

حسگر تماسي نشان داده شده است. در صورت برخورد تيغه فلزي به مانع و فشرده شدن كليد زير تيغه همانند قطع و وصل شدن يك كليد ولتاŽ خروجي سوئيچ تغيير مي كند.

حسگر يك وسيله الكتريكي است كه تغييرات فيزيكي يا شيميايي را اندازه گيري مي كند و آن را به سيگنال الكتريكي تبديل مي نمايد. حسگرها در واقع ابزار ارتباط ربات با دنياي خارج و كسب اطلاعات محيطي و نيز داخلي مي باشند. انتخاب درست حسگرها تأثير بسيار زيادي در ميزان كارايي ربات دارد. بسته به نوع اطلاعاتي كه ربات نياز دارد از حسگرهاي مختلفي مي توان استفاده نمود:  

–        فاصله

–         رنگ

–         نور

–         صدا

–        حركت و لرزش

–         دما

–         دود

–         و...

اما چرا از حسگرها استفاده مي كنيم ؟ همانطور كه در ابتداي اين گفتار اشاره شد حسگرها اطلاعات مورد نياز ربات را در اختيار آن قرار مي دهند و كميتهاي فيزيكي يا شيميايي موردنظر را به سيگنالهاي الكتريكي تبديل مي كنند.مزاياي سيگنالهاي الكتريكي را مي توان بصورت زير دسته بندي كرد:

            –       پردازش راحتتر و ارزانتر

            –         انتقال آسان

            –         دقت بالا

            –         سرعت بالا

            –         و...

حسگرهاي مورد استفاده در رباتيك: 

در يك دسته بندي كلي حسگرهاي مورد استفاده در رباتها را مي توان در يك دسته خلاصه كرد: 

  –     حسگرهاي تماسي ( Contact ) 
مهمترين كاربردهاي اين حسگرها به اين شرح مي باشد: 

 –      آشكارسازي تماس دو جسم

 –      اندازه گيري نيروها و گشتاورهايي كه حين حركت ربات بين اجزاي مختلف آن ايجاد مي شود .

در شكل يك ميكرو سوئيچ يا

       –  حسگرهاي هم جواري (Proximity  )

آشكارسازي اشيا نزديك به روبات مهمترين كاربرد اين حسگرها مي باشد.
انواع مختلفي از حسگرهاي هم جواري در بازار موجود است از جمله مي توان به موارد زير اشاره نمود:

–        القايي

–         اثرهال

–        خازني

–        اولتراسونيك

–        نوري

–    حسگرهاي دوربرد ( Far away)

 
كاربرد اصلي اين حسگرها به شرح زير مي باشد:
 

              –       فاصله سنج (ليزو و اولتراسونيك)

              –        بينايي (دوربينCCD)

در شكل يك زوج گيرنده و فرستنده اولتراسونيك (ماورا صوت) نشان داده شده است. اساس كار اين حسگرها بر مبناي پديده داپلر مي باشد.

 
-  حسگر نوري (گيرنده-فرستنده)

 
 يكي از پركاربردترين حسگرهاي مورد استفاده در ساخت رباتها حسگرهاي نوري هستند. حسگر نوري گيرنده- فرستنده از يك ديود نوراني (فرستنده) و يك ترانزيستور نوري (گيرنده) تشكيل شده است.

 
خروجي اين حسگر در صورتيكه مقابل سطح سفيد قرار بگيرد 5 ولت و در صورتي كه در مقابل يك سطح تيره قرار گيرد صفر ولت مي باشد. البته اين وضعيت مي تواند در مدلهاي مختلف حسگر برعكس باشد. در هر حال اين حسگر در مواجهه با دو سطح نوري مختلف ولتاژ متفاوتي توليد مي كند.

در زير يك نمونه مدار راه انداز زوج حسگر نوري گيرنده فرستنده نشان داده شده است. مقادير مقاوتهاي نشان داده شده در مدلهاي متفاوت متغيير است و با مطالعه ديتا شيت آنها مي توان مقدار بهينه مقاومت را بدست آورد.