ENG: Engineering researchers at the University of Waterloo are successfully using a robot to help keep children with learning disabilities focused on their work. Dr. Kerstin Dautenhahn, a professor of electrical and computer engineering, has been working on robotics in the context of disability for many years and incorporates principles of equity, inclusion and diversity in research projects. Students with learning disabilities may benefit from additional learning support, such as one-on-one instruction and the use of smartphones and tablets. Educators have in recent years explored the use of social robots to help students learn, but most often, their research has focused on children with Autism Spectrum Disorder. As a result, little work has been done on the use of socially assistive robots for students with learning disabilities.

Along with two other Waterloo engineering researchers and three experts from the Learning Disabilities Society in Vancouver, Dautenhahn decided to change this, conducting a series of tests with a small humanoid robot called QT. Dautenhahn said the robot’s ability to perform gestures using its head and hands, accompanied by its speech and facial features, makes it very suitable for use with children with learning disabilities.

Building on promising earlier research, the researchers divided 16 students with learning disabilities into two groups. In one group, students worked one-on-one with an instructor only. In the other group, the students worked one-on-one with an instructor and a QT robot. In the latter group, the instructor used a tablet to direct the robot, which then autonomously performed various activities using its speech and gestures. While the instructor controlled the sessions, the robot took over at certain times, triggered by the instructor, to lead the student. Besides introducing the session, the robot set goals and provided self-regulating strategies, if necessary. If the learning process was getting off-track, the robot used strategies such as games, riddles, jokes, breathing exercises and physical movements to redirect the student back to the task.

RO: Cercetătorii în domeniul ingineriei de la Universitatea din Waterloo folosesc cu succes un robot pentru a-i ajuta pe copiii cu dificultăți de învățare să se concentreze asupra muncii lor. Dr. Kerstin Dautenhahn, profesor de inginerie electrică și informatică, lucrează de mulți ani la robotică în contextul dizabilității și încorporează principiile echității, incluziunii și diversității în proiectele de cercetare. Elevii cu dizabilități de învățare pot beneficia de sprijin suplimentar pentru învățare, cum ar fi instruirea individuală și utilizarea smartphone-urilor și a tabletelor. În ultimii ani, educatorii au explorat utilizarea roboților sociali pentru a-i ajuta pe elevi să învețe, dar, cel mai adesea, cercetările lor s-au axat pe copiii cu tulburări din spectrul autist. Prin urmare, s-au realizat puține lucrări privind utilizarea roboților de asistență socială pentru elevii cu dificultăți de învățare.

Împreună cu alți doi cercetători în domeniul ingineriei de la Waterloo și cu trei experți de la Learning Disabilities Society din Vancouver, Dautenhahn a decis să schimbe acest lucru, efectuând o serie de teste cu un mic robot umanoid numit QT. Dautenhahn a declarat că abilitatea robotului de a efectua gesturi cu ajutorul capului și al mâinilor, însoțită de vorbire și de trăsăturile sale faciale, îl face foarte potrivit pentru a fi utilizat cu copiii cu dificultăți de învățare.

Bazându-se pe cercetări anterioare promițătoare, cercetătorii au împărțit 16 elevi cu dificultăți de învățare în două grupuri. Într-un grup, elevii au lucrat individual doar cu un instructor. În celălalt grup, elevii au lucrat atât cu un instructor, cât și cu un robot QT. În acest grup din urmă, instructorul a folosit o tabletă pentru a dirija robotul, care apoi a efectuat în mod autonom diverse activități folosind vorbirea și gesturile sale. În timp ce instructorul a controlat sesiunile, robotul a preluat controlul în anumite momente, declanșat de instructor, pentru a-i îndruma pe studenți. Pe lângă introducerea sesiunii, robotul a stabilit obiective și a oferit strategii de autoreglare, dacă era necesar. În cazul în care procesul de învățare se abătea de la curs, robotul folosea strategii precum jocuri, ghicitori, glume, exerciții de respirație și mișcări fizice pentru a redirecționa studentul înapoi la sarcină.

Source (Waterloo News, “Robot helps students with learning disabilities stay focused”, 21.02.2023)

Paper: Azizi, N., Chandra, S., Gray, M., Fane, J., Sager, M. and Dautenhahn, K., 2023, February. User evaluation of social robots as a tool in one-to-one instructional settings for students with learning disabilities. In Social Robotics: 14th International Conference, ICSR 2022, Florence, Italy, December 13–16, 2022, Proceedings, Part II (pp. 146-159). Cham: Springer Nature Switzerland.

ENG: In 2015, when NASA’s New Horizons spacecraft encountered the Pluto-Charon system, the Southwest Research Institute-led (SwRI) science team discovered interesting, geologically active objects instead of the inert icy orbs previously envisioned. An SwRI scientist has revisited the data to explore the source of cryovolcanic flows and an obvious belt of fractures on Pluto’s large moon Charon. These new models suggest that when the moon’s internal ocean froze, it may have formed the deep, elongated depressions along its girth but was less likely to lead to cryovolcanoes erupting with ice, water and other materials in its northern hemisphere.

New ice forming on the inner layer of the existing ice shell can also stress the surface structure. To better understand the evolution of the moon’s interior and surface, Rhoden modeled how fractures formed in Charon’s ice shell as the ocean beneath it froze. The team modeled oceans of water, ammonia or a mixture of the two based on questions about the makeup. Ammonia can act as antifreeze and prolong the life of the ocean; however, results did not differ substantially.

When fractures penetrate the entire ice shell and tap the subsurface ocean, the liquid, pressurized by the increase in volume of the newly frozen ice, can be pushed through the fractures to erupt onto the surface. Models sought to identify the conditions that could create fractures that fully penetrate Charon’s icy shell, linking its surface and subsurface water to allow ocean-sourced cryovolcanism. However, based on current models of Charon’s interior evolution, ice shells were far too thick to be fully cracked by the stresses associated with ocean freezing.

The timing of the ocean freeze is also important. The synchronous and circular orbits of Pluto and Charon stabilized relatively early, so tidal heating only occurred during the first million years. Fractures in the ice shell may be the initiation points of these canyons along the global tectonic belt of ridges that traverse the face of Charon, separating the northern and southern geological regions of the moon. If additional large extensional features were identified on the hemisphere not imaged by New Horizons, or compositional analysis could prove that Charon’s cryovolcanism originated from the ocean, it would support the idea that its ocean was substantially thicker than expected.

RO: În 2015, atunci când nava spațială New Horizons a întâlnit sistemul Pluto-Charon, echipa științifică condusă de Southwest Research Institute (SwRI) a descoperit obiecte interesante, active din punct de vedere geologic, în loc de sferele de gheață inerte imaginate anterior. Un om de știință de la SwRI a revizuit datele pentru a explora sursa fluxurilor criovolcanice și o centură evidentă de fracturi pe Charon, luna mare a lui Pluto. Aceste noi modele sugerează că, atunci când oceanul intern al lunii a înghețat, este posibil să fi format depresiunile adânci și alungite de-a lungul circumferinței sale, dar a fost mai puțin probabil să conducă la erupții de criovolcani cu gheață, apă și alte materiale în emisfera sa nordică.

Noua gheață care se formează pe stratul interior al învelișului de gheață existent poate, de asemenea, să tensioneze structura de suprafață. Pentru a înțelege mai bine evoluția interiorului și a suprafeței lunii, Rhoden a modelat modul în care s-au format fracturile în cochilia de gheață a lui Charon pe măsură ce oceanul de sub ea a înghețat. Echipa a modelat oceane de apă, amoniac sau un amestec dintre cele două, pe baza întrebărilor legate de alcătuirea acestora. Amoniacul poate acționa ca un antigel și poate prelungi viața oceanului; cu toate acestea, rezultatele nu au fost substanțial diferite.

Atunci când fracturile pătrund în întregul înveliș de gheață și ating oceanul subteran, lichidul, presurizat de creșterea volumului gheții nou înghețate, poate fi împins prin fracturi pentru a erupe la suprafață. Modelele au căutat să identifice condițiile care ar putea crea fracturi care să penetreze complet învelișul de gheață al lui Charon, făcând legătura între suprafața sa și apa din subsol pentru a permite criovolcanismul de origine oceanică. Cu toate acestea, pe baza modelelor actuale ale evoluției interioare a lui Charon, cochiliile de gheață erau mult prea groase pentru a fi complet fisurate de tensiunile asociate cu înghețarea oceanului.

Momentul în care a avut loc înghețarea oceanului este, de asemenea, important. Orbitele sincrone și circulare ale lui Pluto și Charon s-au stabilizat relativ devreme, astfel încât încălzirea prin maree a avut loc doar în primul milion de ani. Fracturile din învelișul de gheață pot fi punctele de inițiere a acestor canioane de-a lungul centurii tectonice globale de creste care traversează fața lui Charon, separând regiunile geologice nordice și sudice ale lunii. În cazul în care pe emisfera care nu a fost imaginată de New Horizons ar fi identificate alte caracteristici extensionale de mari dimensiuni sau dacă analiza compozițională ar putea dovedi că criovolcanismul lui Charon își are originea în ocean, s-ar susține ideea că oceanul său a fost substanțial mai gros decât se aștepta.

Source (Southwest Research Institute, “SwRI models explain canyons on Pluto moon”)

Paper: Rhoden, A.R., Rudolph, M.L. and Manga, M., 2023. The challenges of driving Charon’s cryovolcanism from a freezing ocean. Icarus, 392, p.115391.

ENG: A team of robotics engineers who moved from Carnegie Mellon University to a new company known as Shift Robotics has introduced Moonwalkers shoes on Kickstarter. These are not ordinary shoes, but some kind of roller skates that increase walking speed by 250%.

Moonwalkers are as simple and straightforward as possible: you simply strap a sole with a pair of rows of wheels to your feet and keep walking, but much faster. These rollers can be used with any footwear, a pair of wheels eliminates the need for balancing, and the flexible sole makes wearing more comfortable.

Each unit has a 300-watt electric motor that drives a set of eight polyurethane wheels. Sensors track the user’s gait, while algorithms automatically adjust the motors’ power according to the synchronization between each foot, so the added speed increases and decreases as the wearer walks-faster or slower. Most people walk at 4 to 6 km/h, but “moonwalkers” increase this to 11 km/h. Distance to a full stop is less than 1 m. There is a Lock mode for stairs, which locks all the wheels. Inside, there are also batteries, one charge of which is enough for about 10 km.

RO: O echipă de ingineri în robotică, care s-a mutat de la Universitatea Carnegie Mellon la o nouă companie cunoscută sub numele de Shift Robotics, a prezentat pantofii Moonwalkers pe Kickstarter. Aceștia nu sunt pantofi obișnuiți, ci un fel de patine cu rotile care măresc viteza de mers cu 250%.

Moonwalkers sunt cât se poate de simpli și direcți: pur și simplu îți legi de picioare o talpă cu o pereche de rânduri de roți și continui să mergi, dar mult mai repede. Aceste role pot fi folosite cu orice fel de încălțăminte, o pereche de roți elimină necesitatea de a te echilibra, iar talpa flexibilă face ca purtarea să fie mai confortabilă.

Fiecare unitate are un motor electric de 300 de wați care acționează un set de opt roți din poliuretan. Senzorii urmăresc mersul utilizatorului, în timp ce algoritmii ajustează automat puterea motoarelor în funcție de sincronizarea dintre fiecare picior, astfel încât viteza adăugată crește și scade pe măsură ce purtătorul merge – mai repede sau mai încet. Majoritatea oamenilor merg cu 4 până la 6 km/h, dar “moonwalkerii” cresc această viteză până la 11 km/h. Distanța până la o oprire completă este mai mică de 1 m. Există un mod de blocare pentru scări, care blochează toate roțile. În interior, există și baterii, a căror încărcare este suficientă pentru aproximativ 10 km.

Source (Elena Scherban, gagadget, “The world’s fastest shoes: Moonwalkers – electric-powered roller skates that increase walking speed by 250% – are available on Kickstarter”, 01.02.2023)

ENG: Scientists from Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) could significantly improve on the efficiency of perovskite/silicon tandem solar cells. Prof. Steve Albrecht and his team used an advanced perovskite composition with a very smart interface modification. The lead authors, postdocs Dr. Silvia Mariotti, and Dr. Eike Köhnen, developed an interface modification to reduce charge carrier recombination losses and applied detailed analysis to understand the specific properties of the interface modification. These developments were then successfully implemented in tandem solar cells, and with help of Master’s student Lea Zimmermann, combined with further optical improvements.

In addition, many more scientists and technicians helped to develop and fabricate the tandem cells to achieve this success. Altogether, the interface and optical modifications enabled highest photovoltages (open-circuit voltage) and resulted in the new record efficiency for this fascinating tandem technology.

The new tandem solar cell converts 32.5 % of the incident solar radiation into electrical energy. The certifying institute European Solar Test Installation (ESTI) in Italy measured the tandem cell and officially confirmed this value which is also included in the NREL chart of solar cell technologies, maintained by the National Renewable Energy Lab, USA.

RO: Oamenii de știință de la Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) ar putea îmbunătăți semnificativ eficiența celulelor solare tandem din perovskită/siliciu. Profesorul Steve Albrecht și echipa sa au folosit o compoziție avansată de perovskită cu o modificare foarte inteligentă a interfeței. Autorii principali, postdoctoranzii Dr. Silvia Mariotti și Dr. Eike Köhnen, au dezvoltat o modificare a interfeței pentru a reduce pierderile de recombinare a purtătorilor de sarcină și au aplicat o analiză detaliată pentru a înțelege proprietățile specifice ale modificării interfeței. Aceste dezvoltări au fost apoi implementate cu succes în celulele solare în tandem și, cu ajutorul masterandei Lea Zimmermann, combinate cu alte îmbunătățiri optice.

În plus, mulți alți oameni de știință și tehnicieni au ajutat la dezvoltarea și fabricarea celulelor tandem pentru a obține acest succes. În total, modificările optice și de interfață au permis obținerea celor mai înalte tensiuni fotovoltaice (tensiune de circuit deschis) și au dus la un nou record de eficiență pentru această fascinantă tehnologie tandem.

Noua celulă solară în tandem convertește 32,5 % din radiația solară incidentă în energie electrică. Institutul de certificare European Solar Test Installation (ESTI) din Italia a măsurat celula tandem și a confirmat în mod oficial această valoare, care este, de asemenea, inclusă în graficul NREL al tehnologiilor de celule solare, menținut de National Renewable Energy Lab, SUA.

Source (Hemholtz Zentrum Berlin, “World record back at HZB: Tandem solar cell achieves 32.5 percent efficiency”, 19.12.2022)