Optische sensor bootst menselijke aanraking na

Gebouwd met behulp van polymeergolfgeleiders ingebed in siliconen, kan de technologie robotica, prothetics en next-gen wearables transformeren door machines een tactiel gevoel te geven dat de menselijke aanraking heeft.



Onderzoekers in Japan hebben een flexibele optische aanraaksensor onthuld die zowel de locatie als de sterkte van de druk kan meten, waardoor een potentiële sprong voorwaarts is voor robotica, protheses en draagbare elektronica.Gerapporteerd in Optics Express, bereikt de wafer-dunne sensor een hoge gevoeligheid en stabiliteit en biedt een tactiele interface die het genuanceerde gevoel van menselijke aanraking nabootst.


Het apparaat, ontwikkeld door een team aan de Keio University, maakt gebruik van siliconenrubber ingebed met meerdere optische golfgeleiders van polymeer.In tegenstelling tot conventionele ontwerpen die afhankelijk zijn van een enkel invoeruitvoerpad, stelt deze multi-channel benadering de sensor in staat om druk op verschillende plekken tegelijkertijd te lokaliseren.Bij slechts 500 micron dik en van 5 x 1,5 centimeter, vertoonde het prototype een ruimtelijke resolutie van ongeveer 1,5 mm-fijn genoeg om druk op vingertopniveau te detecteren vergelijkbaar met het tikken op een smartphonescherm.

De innovatie hangt af van de muggenmethode van het team, die een spuit gebruikt om hars in een vloeibare polymeerplaat te injecteren vóór UV -uitharding.Dit proces maakt 3D -bedrading van optische golfgeleiders mogelijk in flexibele PDM's (polydimethylsiloxaan), waardoor dunne lichtpaden ontstaan ​​die buigen wanneer druk wordt uitgeoefend.De resulterende veranderingen in lichtintensiteit onthullen zowel de kracht als de positie van de aanraking.

Tests toonden aan dat de sensor binnen 33 milliseconden reageerde, waarbij de gevoeligheid tussen 8,7 en 10,9 dB/MPa werd gehandhaafd en veerkrachtig bleek te zijn over herhaald gebruik.In tegenstelling tot eerdere ontwerpen die rigide glasvezels inbedden, biedt deze aanpak instelbare gevoeligheid en een grotere ontwerpflexibiliteit.De onderzoekers stellen voor om de technologie uit te breiden naar 3D cross-wave guide structuren, het verbeteren van de resolutie en het schalen voor grotere, hoge dichtheid tactiele oppervlakken.Naast robotica en protheses variëren potentiële toepassingen van chirurgische tools die weefseltextuur voelen tot draagbare apparaten met realtime drukfeedback.


Omdat tactiele detectie centraal staat in interfaces van de volgende generatie, onderstreept deze vooruitgang een verschuiving: machines kunnen binnenkort "voelen" met ongekende precisie, waardoor de lijn tussen kunstmatige en menselijke aanraking vervaagt."Door meerdere optische kanalen te maken, openen we de deur voor schaalbare, zeer aanpasbare tactiele sensoren," zei projectleider Takaaki Ishigure.Dergelijke technologie, legde hij uit, zou Robots Precision Touch kunnen verlenen voor veiligere samenwerking tussen mens en robot, of prothetische gebruikers feedback geven dichter bij de natuurlijke sensatie.