एमआईटी के कंप्यूटर साइंस एंड आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस लैबोरेटरी और तियानजिन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक्स-हिंजेस नामक एक डिज़ाइन टूल विकसित किया है, जो उपयोगकर्ताओं को बिल्ट-इन सेंसिंग और अधिक सटीक गति-ट्रैकिंग वाली 3डी-प्रिंटेड वस्तुएँ बनाने में मदद करता है। यह सॉफ्टवेयर साधारण वस्तुओं को अधिक इंटरैक्टिव बनाने के लिए बनाया गया है, ताकि उनमें अलग-अलग सामग्रियाँ सेंसर और ट्रेस के रूप में जोड़ी जा सकें, हस्तक्षेप कम हो और प्रिंट की गई वस्तु एक से अधिक दिशा में गति महसूस कर सके।
मुख्य तथ्य
- एक्स-हिंजेस अपने आप दो अलग-अलग सामग्रियाँ जोड़ता है: एक सेंसर के लिए और दूसरी तार-जैसी ट्रेस के लिए।
- यह सॉफ्टवेयर गति के तीन अक्षों तक समर्थन करता है: दबाव, ऊपर-नीचे और दाएँ-बाएँ।
- शोधकर्ताओं ने इस टूल से एक दस्ताना बनाया जो रोबोट को ब्लॉक पकड़ना सिखाता है।
- उन्होंने एक ओरिगामी-शैली का लैंप भी बनाया, जो दबाकर बंद करने पर अपनी चमक बदलता है।
- यह काम नवंबर की शुरुआत में एसीएम सिम्पोज़ियम ऑन यूज़र इंटरफ़ेस सॉफ्टवेयर एंड टेक्नोलॉजी में प्रस्तुत किया जाएगा।
छात्रों और शोधकर्ताओं के लिए एक्स-हिंजेस का क्या मतलब है?
रोबोटिक्स, मानव-कंप्यूटर अंतःक्रिया और डिजिटल फ़ैब्रिकेशन में काम करने वाले छात्रों और शोधकर्ताओं के लिए एक्स-हिंजेस एक ऐसा तरीका दिखाता है, जिससे 3डी-प्रिंटिंग के साथ ही इंटरैक्टिव वस्तुएँ बनाई जा सकती हैं जो गति को महसूस करें। यह टूल ग्लव, लैंप, खिलौने और डिटेक्शन सिस्टम जैसे उपकरण बनाने में मदद करने के लिए बनाया गया है, जो बाद में जोड़े गए सेंसरों पर निर्भर रहने के बजाय वास्तविक समय में प्रतिक्रिया दे सकते हैं।
यह शोध उन परियोजनाओं के लिए खास तौर पर उपयोगी है जिन्हें विकृत होने वाली वस्तुओं से सटीक गति डेटा चाहिए। टीम का कहना है कि सॉफ्टवेयर एक ही वस्तु में अलग-अलग गतियों का समर्थन कर सकता है और सेंसरों को वहाँ रख सकता है जहाँ वस्तु मुड़ती है, जैसे जोड़ पर। यह रोबोटिक ग्रैस्पिंग ग्लव जैसी प्रणालियों में महत्वपूर्ण है, जहाँ उंगलियों की गति को तेज़ी और विश्वसनीयता से दूसरी डिवाइस तक पहुँचाना होता है।
शोधकर्ताओं ने एक व्यावहारिक बाधा भी बताई है: कैलिब्रेशन। हर प्रिंटेड वस्तु में थोड़े-बहुत अंतर हो सकते हैं, इसलिए देखने में समान दो डिवाइस समान सेंसर रीडिंग नहीं दे सकते। इस समस्या से निपटने के लिए टीम ने एक कंप्यूटर विज़न सिस्टम बनाया है, जो आउटपुट को फिर से कैलिब्रेट करता है ताकि मिलती-जुलती डिवाइसों का डेटा एक-दूसरे से मेल खाए।
एक्स-हिंजेस कैसे काम करता है?
एक्स-हिंजेस उपयोगकर्ताओं को आकार चुनने और जोड़ने के बाद यह तय करने देता है कि हिस्से कैसे हिलेंगे। फिर सॉफ्टवेयर इस तरह से प्रवाहकीय सामग्री जोड़ता है कि सेंसर सिग्नल और ट्रेस सिग्नल अलग रहें, जिससे उस हस्तक्षेप से बचा जा सके जो डिवाइस को समझना कठिन बना सकता है।
यह टूल एक कस्टम आकार के साथ सिलेंडर, रेक्टैंगल और पतली रूपरेखा के विकल्प भी देता है। यह डिज़ाइनरों को तीन अक्षों पर गति तय करने देता है, जो पहले के तरीकों से अलग है, क्योंकि वे अक्सर केवल एक अक्ष तक सीमित थे। शोधकर्ताओं के उदाहरणों में इस लचीलेपन से एक कार्टून शार्क-आकार का कंट्रोलर बना, जिसकी पूँछ ऊपर-नीचे चलती है, और एक लैंप बना जो चुटकी से दबाने पर प्रतिक्रिया देता है।
सिग्नल हस्तक्षेप इतनी बड़ी समस्या क्यों है?
यह समस्या इसलिए होती है क्योंकि सेंसर और ट्रेस अक्सर एक ही सामग्री से बनाए जाते हैं, जिससे उनके सिग्नल बहुत मिलते-जुलते हो जाते हैं और उन्हें साफ़-साफ़ अलग करना मुश्किल होता है। शोधकर्ता इसे एक साथ दो रेडियो स्टेशन सुनने जैसा बताते हैं। व्यवहार में, इससे कोई प्रणाली किसी व्यक्ति की गति या वस्तु को पकड़ने के तरीके को सही ढंग से नहीं समझ पाती।
सेंसिंग और वायरिंग के लिए अलग-अलग सामग्री का उपयोग करके एक्स-हिंजेस का लक्ष्य मजबूत सेंसर सिग्नल बनाए रखना और डिवाइस की गति पढ़ने की क्षमता सुधारना है। यह तरीका उन वस्तुओं के लिए उपयोगी है जिन्हें स्पर्श, मोड़ या ऊपर रखी गई वस्तु की मौजूदगी पर सटीक प्रतिक्रिया देनी होती है।
शोधकर्ताओं ने किस तरह के उपकरण बनाए?
एक्स-हिंजेस का उपयोग करके टीम ने कई प्रोटोटाइप बनाए, जो इसके संभावित उपयोगों की सीमा दिखाते हैं। एक दस्ताना रोबोट को ब्लॉक पकड़ना सिखा सकता है, क्योंकि यह उंगलियों के जोड़ की गति दर्ज करता है और वह जानकारी ह्यूमैनॉयड हाथ तक भेजता है। दूसरा उदाहरण एक छोटा लैंप है, जो बंद करने के लिए चुटकी से दबाने पर संवेदित होता है और प्रतिक्रिया में अपनी चमक बदलता है।
शोधकर्ताओं ने इस सॉफ्टवेयर से एक ऐसी प्रणाली भी बनाई जो उसके ऊपर रखी वस्तुओं की पहचान कर सकती है। काम में दिए गए उदाहरण के अनुसार, एक केला लगभग तुरंत ही स्पर्श संबंधी डेटा के आधार पर पहचान लिया गया। टीम का कहना है कि ऐसी वस्तु-पहचान प्रणालियाँ हवाई अड्डों और किराना दुकानों जैसी जगहों पर उपयोगी हो सकती हैं।
इस तकनीक का अगला कदम क्या है?
शोधकर्ताओं का कहना है कि वे संवेदन और क्रियान्वयन को एक ही 3डी प्रिंट में जोड़ना चाहते हैं, बजाय इसके कि वस्तु बनने के बाद सेंसरिंग को जोड़ा जाए। इससे प्रिंटेड टेंडन-चालित तंत्रों पर पहले के काम का विस्तार होगा और नए एम्बॉडीड-इंटेलिजेंस प्लेटफ़ॉर्म्स को समर्थन मिल सकता है।
फिलहाल मुख्य चुनौती समान दिखने वाली प्रिंटेड प्रतियों के बीच कैलिब्रेशन को अधिक सहज बनाना है। मौजूदा प्रणाली आउटपुट को संरेखित करने के लिए कंप्यूटर विज़न का उपयोग करती है, और शोधकर्ता भविष्य के काम में सीधे डिज़ाइन प्रक्रिया में सिग्नल पुनःकैलिब्रेशन तंत्र जोड़ना चाहते हैं।
