Naujas jutiklis leidžia robotams „matyti“ prisilietimą per spalvas

Londono Karalienės Marijos universiteto inžinieriai sukūrė minkštą, tamprią medžiagą, kuri leidžia robotams realiuoju laiku „matyti“ tai, ką jie liečia, mechaniškai spaudžiant paviršių ir paverčiant jį ryškiais spalvų raštais – tai proveržis, kuris, komandos teigimu, pašalina skaičiavimo kliūtis, ilgą laiką trukdžiusias robotų lytėjimo jutimui.

Kaip veikia jutiklis

Liepos 3 d. žurnale „Science Advances“ paskelbtame tyrime aprašomas mechanochrominis lytėjimo jutiklis, pagamintas iš tampraus Brago atspindžio sluoksnio, įterpto tarp dviejų minkštų silikono sluoksnių. Kai objektas spaudžia medžiagą, jos mikroskopinė vidinė struktūra deformuojasi, pakeisdama atspindimos šviesos bangos ilgį ir sukurdama erdviškai išskirtas struktūrines spalvas tiksliame sąlyčio taške. Standartinė nebrangi USB kamera tiesiogiai fiksuoja šiuos spalvų laukus, pateikdama didelės raiškos slėgio žemėlapius be jokių elektroninių laidų, gilaus mokymosi rekonstrukcijos ar skaičiavimo vėlavimo.techxplore+2

Bandymų metu įrenginys pasiekė maždaug 100 mikrometrų raišką – pakankamai tikslią, kad būtų galima atvaizduoti žmogaus piršto atspaudo keteras, o tai naudojant senesnes jutiklių paradigmas reikalautų tūkstančių atskirų mikroelektronikos komponentų.neurosciencenews

Nuo laboratorinio prototipo iki galimų pritaikymų

„Net neįsivaizduojate, kiek informacijos susidaro, kai pirštas paspaudžia šviesos jungiklį“, – sakė Giacomo Sasso, Londono Karalienės Marijos universiteto Inžinerijos ir medžiagų mokslo mokyklos doktorantas, išradęs šį metodą. „Pagrindinė šio projekto idėja buvo mąstyti nestandartiškai: užuot įterpus tankius ir sudėtingus jutiklių masyvus, jutimas perkeliamas į pačią medžiagą“.techxplore+1

Bendraautorius profesorius Jamesas Busfieldas pridūrė: „Ypač galinga tai, kad informacija jau yra šviesos signale. Jūs neberekonstruojate prisilietimo – jūs jį stebite tiesiogiai“.neurosciencenews

Komanda numato, kad ši technologija bus naudojama robotizuotiems griebtuvams precizinėje gamyboje, suteiks protezams nuolatinį lytėjimo grįžtamąjį ryšį ir leis chirurginėms sistemoms atskirti sveiką audinį nuo nenormalaus pagal tikslius slėgio signalus.techxplore+1

Išspręsta nuolatinė problema

Tradiciniai takseliais pagrįsti jutikliai veikia realiuoju laiku, tačiau jų raišką riboja fizinis atstumas ir laidai, o esami vizualiniai lytėjimo jutikliai pasiekia detalesnį vaizdą tik didelių skaičiavimų sąskaita, kurie sukelia vėlavimą. Mechanochrominis metodas visiškai išvengia šio kompromiso, užkoduodamas jėgos duomenis tiesiai į šviesos spektrą. Prie šio darbo prisidėjo Florencijos, Triesto ir Trento universitetų bendraautoriai, sujungę patirtį minkštųjų robotų ir polimerų mokslo srityse.science+2