Uusi anturi antaa robottien ’nähdä’ kosketuksen värin avulla

Queen Mary University of Londonin insinöörit ovat kehittäneet pehmeän ja joustavan materiaalin, jonka avulla robotit voivat "nähdä" koskettamansa asiat reaaliajassa muuntamalla mekaanisen paineen eloisiksi värikuvioiksi. Tiimin mukaan tämä läpimurto poistaa laskennallisen pullonkaulan, joka on pitkään vaivannut robottien tuntoaistia.

Miten anturi toimii

Heinäkuun 3. päivänä Science Advances -lehdessä julkaistu tutkimus kuvaa mekanokromisen tuntoanturin, joka on rakennettu kahden pehmeän silikonikerroksen väliin asetetusta joustavasta Bragg-heijastimesta. Kun esine painuu materiaaliin, sen mikroskooppinen sisäinen rakenne muuttaa muotoaan, mikä siirtää heijastuvan valon aallonpituuksia ja tuottaa paikallisesti erottuvia rakenteellisia värejä tarkassa kosketuspisteessä. Tavallinen edullinen USB-kamera tallentaa nämä värikentät suoraan, mikä tuottaa korkean resoluution painekarttoja ilman elektronista johdotusta, syväoppimiseen perustuvaa rekonstruktiota tai laskennallista viivettä.techxplore+2

Laite saavutti testauksessa noin 100 mikrometrin resoluution — se on riittävän tarkka ihmisen sormenjäljen harjanteiden kuvaamiseen, mikä vaatisi tuhansia yksittäisiä mikroelektronisia komponentteja vanhemmilla anturiparadigmoilla.neurosciencenews

Laboratorioprototyypistä mahdollisiin sovelluksiin

"Et arvaa, kuinka paljon tietoa syntyy, kun sormesi painaa valokatkaisijaa", sanoi Giacomo Sasso, Queen Maryn yliopiston tekniikan ja materiaalitieteen laitoksen tutkijatohtori, joka keksi lähestymistavan. "Tämän projektin keskeinen ajatus oli ajatella laatikon ulkopuolelta: tiiviiden ja monimutkaisten anturimatriisien upottamisen sijaan aistiminen siirretään itse materiaaliin".techxplore+1

Professori James Busfield, yksi kirjoittajista, lisäsi: "Erityisen tehokasta on se, että tieto on jo valosignaalissa. Et enää rekonstruoi kosketusta — havaitset sen suoraan".neurosciencenews

Tiimi visioi teknologian käyttöä robottitarttujissa tarkkuusvalmistuksessa, jatkuvan tuntopalautteen antamista proteeseille sekä kirurgisten järjestelmien kykyä erottaa terve kudos epänormaalista kudoksesta tarkkojen painesignatuurejen avulla.techxplore+1

Ratkaisu jatkuvaan ongelmaan

Perinteiset takselipohjaiset anturit toimivat reaaliajassa, mutta niiden resoluutiota rajoittavat fyysinen etäisyys ja johdotus, kun taas nykyiset näköpohjaiset tuntoanturit saavuttavat tarkemman yksityiskohdan vain raskaan laskennan kustannuksella, mikä aiheuttaa viivettä. Mekanokrominen lähestymistapa välttää tämän kompromissin kokonaan koodaamalla voimatiedot suoraan valospektriin. Firenzen yliopiston, Triesten yliopiston ja Trenton yliopiston tutkijat tekivät yhteistyötä työssä, yhdistäen asiantuntemusta pehmeästä robotiikasta ja polymeeritieteestä.science+2