Czujnik optyczny naśladuje ludzki dotyk

Technologia, zbudowana przy użyciu falowodów polimerowych w silikonie, może przekształcić robotykę, protetykę i noszenie nowej generacji, nadając maszynom poczucie dotykowe, które rywalizuje z ludzkim dotykiem.



Naukowcy w Japonii zaprezentowali elastyczny optyczny czujnik dotykowy, który może mierzyć zarówno lokalizację, jak i siłę ciśnienia, oznaczając potencjalny skok naprzód dla robotyki, protetyki i elektroniki do noszenia.Zgłoszony w Optics Express czujnik cienki opłatek osiąga wysoką wrażliwość i stabilność, oferując dotykowy interfejs, który naśladuje dopracowane poczucie ludzkiego dotyku.


Urządzenie, opracowane przez zespół na Uniwersytecie Keio, wykorzystuje silikonową gumę osadzoną wieloma falowciami optycznymi polimerowymi.W przeciwieństwie do konwencjonalnych projektów, które opierają się na pojedynczej ścieżce wejściowej, to wielokannelowe podejście umożliwia czujnikowi wskazanie ciśnienia w kilku miejscach jednocześnie.Przy zaledwie 500 mikronach i mierzącym 5 x 1,5 centymetra, prototyp wykazał rozdzielczość przestrzenną około 1,5 mm-wystarczającą, aby wykryć ciśnienie na poziomie opuszków palców podobne do stukania ekranu smartfona.

Innowacja zależy od metody wytwarzania komarów zespołu, która wykorzystuje strzykawkę do wstrzykiwania żywicy do płynnego arkusza polimerowego przed utwardzaniem UV.Proces ten umożliwia okablowanie 3D falowodów optycznych wewnątrz elastycznych PDM (polidimetylosiloksan), tworząc cienkie ścieżki światła, które zginają się po przyłożeniu ciśnienia.Powstałe zmiany intensywności światła ujawniają zarówno siłę, jak i położenie dotyku.

Testy wykazały, że czujnik reagujący w ciągu 33 milisekund, utrzymujący wrażliwość między 8,7 a 10,9 dB/MPa i okazał się odporny w porównaniu z powtarzającym się użyciem.W przeciwieństwie do wcześniejszych projektów osadzania sztywnych szklanych włókien, takie podejście oferuje dostrajalną czułość i większą elastyczność projektowania.Naukowcy wyobrażają sobie rozszerzenie technologii na struktury crossvaide 3D, poprawiając rozdzielczość i skalowanie jej pod kątem większych, o dużej gęstości powierzchni dotykowych.Oprócz robotyki i protetyki potencjalne aplikacje obejmują narzędzia chirurgiczne, które wyczuwają teksturę tkanki do urządzeń do noszenia z opinią na ciśnienie w czasie rzeczywistym.


Ponieważ wykrywanie dotykowe staje się kluczowe dla interfejsów nowej generacji, postęp ten podkreśla zmianę: maszyny mogą wkrótce „poczuć się” z niespotykaną precyzją, rozmywając linię między sztucznym a ludzkim dotykiem.„Tworząc wiele kanałów optycznych, otwieramy drzwi do skalowalnych, wysoce przystosowalnych czujników dotykowych”, powiedział prowadzący projekt Takaaki Ishigure.Wyjaśnił, że taka technologia może przyznać robotom precyzyjną dotyk dla bezpieczniejszej współpracy ludzkiej lub zapewnić protetycznym użytkownikom opinię bliższą naturalnej sensacji.