Optinen anturi jäljittelee ihmisen kosketusta

Silikoniin upotettujen polymeeriaaltoputkien avulla tekniikka voisi muuttaa robottiikan, proteesit ja seuraavan sukupolven puettavat tarvikkeet antamalla koneille tuntoisen tunteen, joka kilpailee ihmisen kosketusta.



Japanin tutkijat ovat julkistaneet joustavan optisen kosketusanturin, joka voi mitata sekä paine- ja voimakkuuden merkitsemällä potentiaalista hyppyä robottiikan, proteesien ja puettavan elektroniikan suhteen.Optics Express -lehdessä raportoitu kiekko-ohut-anturi saavuttaa suuren herkkyyden ja vakauden, ja se tarjoaa tuntorajapinnan, joka jäljittelee ihmisen kosketuksen vivahteellista tunnetta.


Keion yliopiston tiimin kehittämä laite käyttää silikonikumia upotettuna useilla polymeerien optisilla aaltoputkilla.Toisin kuin tavanomaiset mallit, jotka luottavat yhdelle syöttölähtöreitille, tämä monikanavainen lähestymistapa antaa anturille mahdollisuuden määrittää paineen useissa paikoissa samanaikaisesti.Vain 500 mikronin paksulla ja 5 x 1,5 senttimetrillä mitattuna prototyyppi osoitti alueellisen resoluution noin 1,5 mm-tarpeeksi hienoa sormenpään tason paineen havaitsemiseksi, joka on samanlainen kuin älypuhelinten näytön napauttaminen.

Innovaatio riippuu ryhmän hyttysten valmistusmenetelmästä, joka käyttää ruiskua hartsin pistämiseen nestemäiseen polymeerilevyyn ennen UV -kovettamista.Tämä prosessi mahdollistaa optisten aaltoputkien 3D -johdotuksen joustavien PDM: ien sisällä (polydimetyylisiloksaani), jolloin luomalla ohuita valopolkuja, jotka taipuvat paineessa.Tuloksena olevat valon voimakkuuden muutokset paljastavat sekä kosketuksen voiman että sijainnin.

Testit osoittivat anturin reagoivan 33 millisekunnin sisällä, pitäen herkkyyden välillä 8,7 - 10,9 dB/MPa ja osoittaen joustavan toistuvan käytön suhteen.Toisin kuin aikaisemmat malleja, jotka upottavat jäykkiä lasikuituja, tämä lähestymistapa tarjoaa viritettävän herkkyyden ja suuremman suunnittelun joustavuuden.Tutkijat kuvittelevat, että tekniikka laajentaa 3D-ristikkäisten aaltoguidirakenteita, parantavan resoluutiota ja skaalaamalla sitä suuremmille, tiheälle kosketuspinnoille.Robotiikan ja proteesien lisäksi potentiaaliset sovellukset vaihtelevat kirurgisista työkaluista, jotka havaitsevat kudoksen tekstuurin puettaviin laitteisiin reaaliaikaisella painepalautteella.


Kun kosketustunnistuksesta tulee keskeinen seuraavan sukupolven rajapinnoille, tämä ennakko korostaa muutosta: koneet voivat pian “tuntea” ennennäkemättömällä tarkkuudella, hämärtäen linjan keinotekoisen ja ihmisen kosketuksen välillä."Luomalla useita optisia kanavia avaamme oven skaalautuville, erittäin mukautuville kosketusantureille", sanoi Project Lead Takaki Ishigure.Hän selitti, että tällainen tekniikka voisi myöntää robotit tarkkuusyhteyden turvallisempaan ihmisen ja robotin yhteistyöhön tai tarjota proteesien käyttäjille palautetta lähemmäksi luonnollista sensaatiota.