Группа китайских ученых создала
бионический палец со встроенной системой тактильной обратной связи, способной отображать детали под поверхностью объектов.
Учёные вдохновились устройством человеческих пальцев, которые обладают самым чувствительным тактильным восприятием. По их словам, когда человек касается собственного тела пальцами, он может ощущать не только текстуру кожи, но и очертания кости под ней.
По словам авторов, существующие искусственные тактильные датчики могут распознавать и различать только внешние формы, текстуры поверхности и твердость. Но они не способны воспринимать детали под поверхностью материалов. Обычно для этого требуются оптические технологии, такие как компьютерная томография (КТ, МРТ, ПЭТ), но все они также имеют недостатки.
Умный бионический палец имитирует систему тактильной обратной связи. Металлический цилиндр, установленный на верхней части пальца, служит контактным наконечником, а пучки углеродного волокна служат тактильными механорецепторами (сенсорным блоком). Они подключены к модулю обработки сигналов.
Сравнение тактильного распознавания предметов человеческого и механического пальца
Палец «сканирует» поверхность целевого объекта, периодически оказывая давление, похожее на тычок или покалывание. Это давление сжимает углеродные волокна, и степень сжатия материала дает информацию о его относительной жесткости или мягкости. Эта информация, а также информация о том, где на поверхности она была записана, затем отправляется на компьютер, который переводит данные в трехмерную карту.
Авторы испытывают бионический палец на различных сложных объектах. Например, они проверили способность пальца обнаруживать и отображать жесткую букву «А» прямо под слоем мягкого кремния, а также другие абстрактные формы. Палец может даже определить разницу между жестким и мягким внутренним материалом, и мягким внешним покрытием из силикона.
Испытания механического пальца на модели буквы «А»
Исследователи также создали физическую модель ткани человека, напечатанную на 3D-принтере, из трех слоев твердого полимера (скелет) и внешнего слоя из мягкого силикона (мышцы). Бионический палец отсканировал и успешно воспроизвел трехмерный профиль структуры ткани модели, включая расположение «кровеносного сосуда», расположенного под «мышечным» слоем.
Кроме того, с помощью бионического пальца учёные создали карту внутренних компонентов неисправного электронного устройства. Палец точно определил, где цепь отключена, и нашёл неправильно высверленное отверстие, не пробив окружающий внешний слой. Эксперты планируют улучшить способность бионического пальца определять различные сложные поверхности и достигнуть того момента, когда палец сможет определять любой материал и воспроизводить его структуру максимально чётко и без ошибок.
Источник: SecurityLab