Nový senzor umožňuje robotům „vidět“ dotek skrze barvy

Inženýři z Queen Mary University of London vyvinuli měkký, roztažitelný materiál, který umožňuje robotům v reálném čase „vidět“, čeho se dotýkají, tím, že převádí mechanický tlak na živé barevné vzory – průlom, který podle týmu eliminuje výpočetní úzké hrdlo, jež dlouho sužovalo robotické hmatové snímání.

Jak senzor funguje

Výzkum, publikovaný 3. července v časopise Science Advances, popisuje mechanochromický hmatový senzor vyrobený z roztažitelného Braggova reflektoru vloženého mezi dvě měkké silikonové vrstvy. Když objekt zatlačí do materiálu, jeho mikroskopická vnitřní architektura se deformuje, čímž se posouvají vlnové délky odraženého světla a v přesném bodě kontaktu vznikají prostorově rozlišené strukturní barvy. Standardní levná USB kamera tyto barevné pole přímo zachycuje a poskytuje mapy tlaku s vysokým rozlišením bez jakékoli elektronické kabeláže, rekonstrukce pomocí hlubokého učení nebo výpočetní latence.techxplore+2

Zařízení během testování dosáhlo rozlišení přibližně 100 mikrometrů – dostatečně jemné na to, aby zobrazilo papilární linie lidského otisku prstu, což je výkon, který by u starších senzorových paradigmat vyžadoval tisíce jednotlivých mikroelektronických součástek.neurosciencenews

Od laboratorního prototypu k potenciálním aplikacím

„Neuhodnete, kolik informací se vygeneruje, když váš prst stiskne vypínač světla,“ řekl Giacomo Sasso, postdoktorandský výzkumník na Queen Mary's School of Engineering and Materials Science, který tento přístup vynalezl. „Klíčovou myšlenkou tohoto projektu bylo myslet mimo zavedené šablony: místo vkládání hustých a předimenzovaných senzorových polí je snímání přesunuto do samotného materiálu.“techxplore+1

Spoluautor profesor James Busfield dodal: „Co je obzvláště silné, je to, že informace je již v samotném světelném signálu. Už nerekonstruujete dotek – pozorujete ho přímo.“neurosciencenews

Tým předpokládá, že technologie bude obepínat robotické úchopy v přesné výrobě, poskytovat protetickým končetinám kontinuální hmatovou zpětnou vazbu a umožňovat chirurgickým systémům rozlišovat zdravou tkáň od abnormální prostřednictvím jemných tlakových signatur.techxplore+1

Řešení přetrvávajícího problému

Tradiční senzory založené na taxelech fungují v reálném čase, ale jejich rozlišení je omezeno fyzickým rozestupem a kabeláží, zatímco stávající vizuální hmatové senzory dosahují jemnějších detailů pouze za cenu náročných výpočtů, které způsobují zpoždění. Mechanochromický přístup se tomuto kompromisu zcela vyhýbá tím, že kóduje silová data přímo do světelného spektra. Na práci spolupracovali spoluautoři z University of Florence, University of Trieste a University of Trento, kteří spojili odborné znalosti v oblasti měkké robotiky a vědy o polymerech.science+2