Kunstig sensor efterligner menneskelig følesans

Et team af forskere har udviklet en kunstig taktil sensor, der efterligner menneskelig huds evne til at registrere overfladeinformation, såsom former, mønstre og strukturer. Dette kan være et skridt tættere på at lave elektroniske enheder og robotter, der kan opfatte fornemmelser som ruhed og glathed.

"Efterligning af de menneskelige sanser er et af de mest populære ingeniørområder, men berøringsfølelsen er notorisk svær at replikere, "siger Kwonsik Shin, ingeniør ved Koreas Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) og hovedforfatter af undersøgelsen offentliggjort i IEEE/ASME -transaktioner på mekatronik .

Ikke alene fornemmer mennesker samtidig flere funktioner i deres miljø, såsom tryk, temperatur, vibrationer, spænding og forskydningskraft, men vi opdager også psykologiske parametre som ruhed, glathed, hårdhed og smerte. Detektering af præcis overfladeinformation er et afgørende første skridt i retning af at replikere psykologiske følelser af berøring.

For at tackle denne udfordring, DGIST -forskere gik sammen med kolleger fra ASML Korea, Dongguk University-Seoul, Sungkyunkwan University og University of Oxford. De udviklede en enhed, der er i stand til at måle overfladestrukturer med høj nøjagtighed. Sensoren er fremstillet af piezoelektriske materialer - meget følsomme materialer, der kan generere elektrisk strøm som reaktion på påført stress. Disse materialer har lignende egenskaber som huden.

Den nye sensor har flere fordele i forhold til eksisterende kunstige sensorer. Først, det kan registrere signaler gennem både berøring og glidning. Dette efterligner de to måder mennesker fornemmer overfladeegenskaber:ved at stikke det eller køre fingrene over det. De fleste kunstige sensorer bruger en enkelt metode. Sekund, den består af en vifte af flere receptorer, hvilket betyder, at glidehastigheden kan beregnes ved hjælp af tidsintervallet mellem to receptorsignaler og afstanden mellem dem. De fleste robotfingre bruger en enkelt receptor, kræver et eksternt speedometer.

Forskerne testede deres sensor ved at trykke på frimærker formet som en firkant, trekant eller kuppel mod sensoroverfladen. De tilføjede også blødt materiale til sensoren for at se, om den kunne måle dybde, dermed fornemmelse i tre dimensioner. Sensoren producerede forskellige spændinger afhængigt af stemplets form. Resultaterne viser, at sensoren har en høj rumlig opløsning og kan repræsentere overfladekarakteristika for bestemte objekter, såsom bredden og stigningen, med høj nøjagtighed. Imidlertid, i øjeblikket, sensoren kan ikke skelne mellem former perfekt i 3-D.

I fremtiden, sensoren kunne integreres i elektroniske enheder, såsom robotter eller smarttelefoner, at forbedre deres evne til at detektere overfladestrukturer.