Een team van onderzoekers heeft een kunstmatige tactiele sensor ontwikkeld die het vermogen van de menselijke huid nabootst om oppervlakte-informatie te detecteren. zoals vormen, patronen en structuren. Dit kan een stap dichter bij het maken van elektronische apparaten en robots zijn die sensaties zoals ruwheid en gladheid kunnen waarnemen.

"Het nabootsen van de menselijke zintuigen is een van de meest populaire gebieden van techniek, maar de tastzin is notoir moeilijk te repliceren, " zegt Kwonsik Shin, ingenieur aan het Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) in Korea en hoofdauteur van de studie gepubliceerd in IEEE/ASME-transacties op mechatronica .

Niet alleen voelen mensen tegelijkertijd meerdere kenmerken van hun omgeving, zoals druk, temperatuur, trillingen, spanning en dwarskracht, maar we detecteren ook psychologische parameters zoals ruwheid, gladheid, hardheid en pijn. Het detecteren van precieze oppervlakte-informatie is een cruciale eerste stap op weg naar het repliceren van psychologische sensaties van aanraking.

Om deze uitdaging aan te gaan, DGIST-onderzoekers werkten samen met collega's van ASML Korea, Dongguk Universiteit-Seoel, Sungkyunkwan University en de Universiteit van Oxford. Ze ontwikkelden een apparaat dat met hoge nauwkeurigheid oppervlaktestructuren kan meten. De sensor is gemaakt van piëzo-elektrische materialen - zeer gevoelige materialen die elektrische stroom kunnen genereren als reactie op uitgeoefende spanning. Deze materialen hebben vergelijkbare eigenschappen als de huid.

De nieuwe sensor heeft verschillende voordelen ten opzichte van bestaande kunstmatige sensoren. Eerst, het kan signalen detecteren door zowel aanraken als glijden. Dit bootst de twee manieren na waarop mensen oppervlaktekenmerken voelen:door erin te porren of door er met onze vingers over te gaan. De meeste kunstmatige sensoren gebruiken een enkele methode. Tweede, het bestaat uit een reeks van meerdere receptoren, wat betekent dat de glijsnelheid kan worden berekend met behulp van het tijdsinterval tussen twee receptorsignalen en de afstand daartussen. De meeste robotvingers gebruiken een enkele receptor, een externe snelheidsmeter vereist.

De onderzoekers testten hun sensor door stempels in de vorm van een vierkant te drukken, driehoek of koepel tegen het sensoroppervlak. Ze voegden ook zacht materiaal toe aan de sensor om te zien of deze diepte kon meten, dus voelen in drie dimensies. De sensor produceerde verschillende spanningen, afhankelijk van de vorm van de stempel. De resultaten laten zien dat de sensor een hoge ruimtelijke resolutie heeft en de oppervlaktekenmerken van bepaalde objecten kan weergeven, zoals de breedte en toonhoogte, met hoge nauwkeurigheid. Echter, Momenteel, de sensor kan vormen in 3D niet perfect van elkaar onderscheiden.

In de toekomst, de sensor zou in elektronische apparaten kunnen worden opgenomen, zoals robots of smartphones, om hun vermogen om oppervlaktestructuren te detecteren te verbeteren.