AcoustoBots: A swarm of robots for acoustophoretic multimodal interactions
यह शोध पत्र एक नवीन मोबाइल रोबोट स्वार्म 'एकोस्टोबोट्स' (AcoustoBots) को प्रस्तुत करता है, जो पुनर्गठनीय फेज़्ड एरे (reconfigurable phased arrays) और एक बीड डिस्पेंसिंग सिस्टम से लैस है, ताकि स्थिर एकौस्टोफोरेटिक इकाइयों की सीमाओं को दूर किया जा सके और विस्तारित इंटरैक्शन क्षेत्रों में लेविटेशन, हैप्टिक्स और दिशात्मक ध्वनि जैसे स्केलेबल, लचीले मल्टीमॉडल इंटरैक्शन को सक्षम बनाया जा सके।
मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
कल्पना कीजिए कि आपके पास एक जादुई छड़ी है जो केवल ध्वनि का उपयोग करके हवा में छोटी वस्तुओं को धकेल सकती है, खींच सकती है और थाम सकती है। इसे एकौस्टोफोरेसिस (acoustophoresis) कहा जाता है। वैज्ञानिकों ने चीजों को हवा में तैराने, हवा से 3D चित्र बनाने या बिना किसी चीज़ के आपकी त्वचा को वास्तव में छुए बिना आपको "स्पर्श" का अहसास देने के लिए सालों से इसका उपयोग किया है।
लेकिन अब तक, यह जादुई छड़ी एक ही जगह पर रुकी हुई थी। यह एक शक्तिशाली टॉर्च की तरह है जिसे आप हिला नहीं सकते; यह केवल एक छोटे से क्षेत्र पर रोशनी डाल सकती है। यदि आप किसी दूसरी चीज़ को छूना चाहते हैं, तो आपको टॉर्च के पास जाना होगा, या पूरे कमरे को कवर करने के लिए टॉर्च को बहुत बड़ा और महंगा होना पड़ेगा।
पेश है "एकौस्टोबॉट्स" (AcoustoBots)।
यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन और अल्ट्रालीप (Ultraleap) के शोधकर्ताओं ने छोटे, गतिशील रोबोटों का एक झुंड बनाया है जो इन ध्वनि-छड़ियों को अपने साथ लेकर चलते हैं। इन्हें ध्वनिक जुगनू (acoustic fireflies) की एक टीम के रूप में सोचें। एक विशाल, स्थिर स्पीकर के बजाय, आपके पास छोटे, बैटरी से चलने वाले रोबोटों का एक समूह है जो अपने ध्वनि-उत्सर्जक बोर्डों को अपने साथ लेकर मेज या फर्श पर इधर-उधर दौड़ सकते हैं।
यह यहाँ कैसे काम करता है, इसके सरल भाग नीचे दिए गए हैं:
1. पहियों वाले रोबोट
प्रत्येक एकौस्टोबॉट एक छोटा, दो-पहियों वाला रोबोट है (जो "मोना" नामक डिज़ाइन पर आधारित है) जो स्वतंत्र रूप से घूम सकता है। यह एक विशेष बोर्ड ले जाता है जो 64 छोटे अल्ट्रासोनिक स्पीकरों (8x8 ग्रिड में व्यवस्थित) से ढका होता है। क्योंकि ये पहियों पर हैं, इसलिए वे आपके हाथों या कानों का पीछा कर सकते हैं। यदि आप अपना हाथ बाईं ओर ले जाते हैं, तो रोबोट आपकी उंगली के ठीक नीचे "स्पर्श" का अहसास बनाए रखने के लिए बाईं ओर लुढ़क जाता है।
2. "हिंज" (कब्जा) का कमाल
यह रोबोट की बेहद लचीली गर्दन है। ध्वनि बोर्ड केवल रोबोट के ऊपर चिपकाया हुआ नहीं है। यह एक हिंज (hinge) के साथ जुड़ा है जो झुक सकता है।
- सपाट (0°): रोबोट आपकी हथेली पर स्पर्श का अहसास (हैप्टिक्स) देने के लिए सपाट लेट जाता है।
- झुका हुआ (45°): रोबोट सीधे आपके कान में ध्वनि की किरण छोड़ने के लिए झुक जाता है (ऑडियो)।
- लंबवत (90°): रोबोट सीधा खड़ा हो जाता है ताकि वह किसी अन्य रोबोट और अपने बीच एक तैरती हुई वस्तु को फंसा सके (लेविटेशन/तैरना)।
यह एक ट्राइपॉड पर लगे कैमरे की तरह है जो तुरंत फर्श की फोटो लेने से लेकर, छत की ओर इशारा करने, या आपके चेहरे की ओर निशाना लगाने के बीच स्विच कर सकता है, जबकि ट्राइपॉड खुद चल भी रहा है।
3. "बीड डिस्पेंसर" सहायक
लेविटेशन (तैरने) को स्वचालित रूप से काम करने के लिए, उन्होंने एक विशेष सहायक रोबोट बनाया है जिसे बीडडिस्पेंसरबॉट (BeadDispenserBot) कहा जाता है। कल्पना कीजिए कि एक रोबोट है जो स्टायरोफोम मोतियों (beads) का एक छोटा सा भंडार लेकर चलता है। जब अन्य रोबोट हवा में एक "ध्वनि जाल" सेट करते हैं, तो यह सहायक रोबोट लुढ़क कर आता है, एक मोती को सीधे उस अदृश्य जाल में गिरा देता है, और वह मोती जादुई रूप से हवा में तैरने लगता है। यह पूरी प्रक्रिया को स्वचालित बनाता है ताकि आपको तैरती हुई वस्तु को मैन्युअल रूप से रखना न पड़े।
ये क्या कर सकते हैं?
शोध पत्र तीन मुख्य तरीकों का प्रदर्शन करता है जिनसे ये रोबोटों के झुंड हमारे साथ बातचीत करते हैं:
- स्पर्श का झुंड: यदि आप अपने हाथ मेज पर रखते हैं, तो दो रोबोट आपके नीचे लुढ़क सकते हैं। वे हवा में अदृश्य "उभार" या कंपन पैदा करते हैं जिन्हें आप अपनी त्वचा पर महसूस कर सकते हैं, भले ही वास्तव में कुछ भी आपको छू न रहा हो। यदि आप अपने हाथ हिलाते हैं, तो रोबोट वफादार कुत्तों की तरह आपके पीछे चलते हैं।
- ध्वनि का झुंड: रोबोट आपके कानों की ओर ध्वनि निर्देशित करने के लिए अपना सिर झुका सकते हैं। इसका मतलब है कि आप एक फुसफुसाहट या एक विशिष्ट ध्वनि प्रभाव सुन सकते हैं जो केवल आप ही सुन सकते हैं, जबकि आपके बगल में खड़ा व्यक्ति कुछ भी नहीं सुनेगा।
- लेविटेशन का झुंड: दो रोबोट एक-दूसरे के सामने खड़े होकर एक "ध्वनि सैंडविच" बना सकते हैं जो एक छोटे मोती को हवा में थामे रखता है। इसके बाद बीडडिस्पेंसरबॉट मोती को सीधे बीच में गिरा देता है, और वह वहां हवा में तैरता रहता है।
यह बड़ी बात क्यों है?
पहले, ये ध्वनि तकनीकें स्थिर बक्सों तक सीमित थीं। यदि आप कमरे के दूसरी ओर तैरती हुई वस्तु के साथ बातचीत करना चाहते थे, तो आप नहीं कर सकते थे। ये रोबोट उस बाधा को तोड़ते हैं। वे गतिशील, मॉड्यूलर और पुनर्गठित करने योग्य (reconfigurable) हैं। वे एक टीम के रूप में एक बड़े क्षेत्र को कवर करने के लिए एक साथ काम कर सकते हैं, या वे एक समय में अलग-अलग काम करने के लिए अलग हो सकते हैं।
परिणाम
टीम ने दो रोबोटों और बीड डिस्पेंसर का परीक्षण किया। उन्होंने पाया कि:
- रोबोट अपने ध्वनि बोर्डों को बहुत सटीक रूप से झुका सकते थे (लगभग 1 डिग्री की त्रुटि के भीतर)।
- बीड डिस्पेंसर कणों को उच्च सटीकता के साथ तैरते हुए स्थान में गिरा सकता था।
- ध्वनि का दबाव (ध्वनि की शक्ति) वांछित प्रभाव पैदा करने के लिए पर्याप्त मजबूत था, भले ही रोबोट छोटे और बैटरी से चलने वाले थे।
संक्षेप में, एकौस्टोबॉट्स एक स्थिर, कमरे तक सीमित विज्ञान प्रयोग को एक गतिशील, चलते-फिरते, बात करने वाले और तैरने वाले रोबोटों के समूह में बदल देते हैं जो ध्वनि, स्पर्श और तैरती वस्तुओं को वहीं ले आते हैं जहाँ आप होते हैं।
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