Ny sensor lar roboter «se» berøring gjennom farger

Ingeniører ved Queen Mary University of London har utviklet et mykt, strekkbart materiale som lar roboter «se» hva de berører i sanntid ved å konvertere mekanisk trykk til levende fargemønstre – et gjennombrudd som teamet sier eliminerer den beregningsmessige flaskehalsen som lenge har plaget robotisk berøringssensorikk.

Hvordan sensoren fungerer

Forskningen, publisert 3. juli i tidsskriftet Science Advances, beskriver en mekanokrom taktil sensor bygget av en strekkbar Bragg-reflektor plassert mellom to myke silikonlag. Når et objekt presser inn i materialet, deformeres den mikroskopiske interne arkitekturen, noe som skifter bølgelengdene til lyset det reflekterer og produserer romlig oppløste strukturelle farger ved det nøyaktige kontaktpunktet. Et standard rimelig USB-kamera fanger opp disse fargefeltene direkte, noe som gir trykkart med høy oppløsning uten elektroniske ledninger, rekonstruksjon via dyp læring eller beregningsmessig forsinkelse.techxplore+2

Enheten oppnådde en oppløsning på omtrent 100 mikrometer under testing – fint nok til å avbilde ryggene i et menneskelig fingeravtrykk, en bragd som ville kreve tusenvis av individuelle mikroelektroniske komponenter under eldre sensorparadigmer.neurosciencenews

Fra laboratorieprototype til potensielle bruksområder

«Du vil ikke gjette hvor mye informasjon som genereres når fingeren din trykker på en lysbryter,» sa Giacomo Sasso, postdoktor ved Queen Mary's School of Engineering and Materials Science, som oppfant metoden. «Hovedideen bak dette prosjektet var å tenke utenfor boksen: i stedet for å bygge inn tette og overkonstruerte sensorrekker, flyttes sansingen inn i selve materialet.»techxplore+1

Professor James Busfield, en medforfatter, la til: «Det som er spesielt kraftfullt, er at informasjonen allerede ligger i lyssignalet. Du rekonstruerer ikke lenger berøring – du observerer den direkte.»neurosciencenews

Teamet ser for seg at teknologien kan pakkes rundt robotgripere i presisjonsproduksjon, gi proteser kontinuerlig taktil tilbakemelding, og la kirurgiske systemer skille sunt fra unormalt vev gjennom fine trykksignaturer.techxplore+1

Et vedvarende problem adressert

Tradisjonelle taksel-baserte sensorer opererer i sanntid, men er begrenset i oppløsning av sin fysiske avstand og kabling, mens eksisterende synsbaserte taktile sensorer oppnår finere detaljer kun på bekostning av tunge beregninger som introduserer forsinkelse. Den mekanokrome tilnærmingen unngår denne avveiningen fullstendig ved å kode kraftdata direkte inn i lysspekteret. Medforfattere fra University of Florence, University of Trieste og University of Trento samarbeidet om arbeidet, og kombinerte ekspertise innen myk robotikk og polymerforskning.science+2