Optisk sensor efterliknar mänsklig beröring

Tekniken byggdes med hjälp av polymervågledare inbäddade i silikon, kan förvandla robotik, proteser och nästa gen-bärbara genom att ge maskiner en taktil känsla som konkurrerar med mänsklig beröring.



Forskare i Japan har avslöjat en flexibel optisk beröringssensor som kan mäta både platsen och styrkan av tryck, vilket markerar ett potentiellt språng framåt för robotik, proteser och bärbar elektronik.Rapporterad i Optics Express uppnår skivtunna sensorn hög känslighet och stabilitet och erbjuder ett taktilt gränssnitt som efterliknar den nyanserade känslan av mänsklig beröring.


Enheten, utvecklad av ett team vid Keio University, använder silikongummi inbäddat med flera polymeroptiska vågledare.Till skillnad från konventionella mönster som förlitar sig på en enda ingång-utgångsväg, gör denna flerkanalsmetod att sensorn kan fastställa trycket vid flera fläckar samtidigt.På bara 500 mikron tjocka och mäter 5 x 1,5 centimeter visade prototypen rumslig upplösning på cirka 1,5 mm-tillräckligt med för att upptäcka fingertoppsnivå som liknar en smartphone-skärm.

Innovationen hänger på teamets metod för myggtillverkning, som använder en spruta för att injicera harts i ett flytande polymerark före UV -härdning.Denna process tillåter 3D -ledningar av optiska vågledare inuti flexibla PDM: er (polydimetylsiloxan), vilket skapar tunna ljusvägar som böjs när trycket appliceras.De resulterande förändringarna i ljusintensitet avslöjar både kraften och positionen för beröringen.

Tester visade att sensorn reagerade inom 33 millisekunder, bibehöll känsligheten mellan 8,7 och 10,9 dB/MPa och visade sig motståndskraftig över upprepad användning.Till skillnad från tidigare mönster som inbäddar styva glasfibrer, erbjuder detta tillvägagångssätt inställbar känslighet och större designflexibilitet.Forskarna föreställer sig att utvidga tekniken till 3D-vågledarstrukturer, förbättra upplösningen och skala den för större taktila ytor med hög densitet.Utöver robotik och proteser sträcker sig potentiella tillämpningar från kirurgiska verktyg som känner vävnadsstruktur till bärbara enheter med feedback i realtid.


När taktil avkänning blir central för nästa generations gränssnitt, understryker detta framsteg en förskjutning: maskiner kan snart "känna" med enastående precision och oskärpa gränsen mellan konstgjord och mänsklig beröring."Genom att skapa flera optiska kanaler öppnar vi dörren till skalbara, mycket anpassningsbara taktila sensorer," sade Project Lead Takaaki Ishigure.Sådan teknik, förklarade han, kunde ge robotar precision beröring för säkrare human-robot samarbete eller ge protesanvändare feedback närmare naturlig sensation.