Исследователи из Корнельского университета создали волоконно-оптический датчик, который сочетает в себе недорогие светодиоды и красители, в результате чего получается растяжимая «кожа», которая обнаруживает такие деформации, как давление, изгиб и деформация. Этот датчик может дать мягким роботизированным системам – и любому, кто использует технологию дополненной реальности – возможность испытывать те же богатые тактильные ощущения, от которых зависят млекопитающие, чтобы ориентироваться в естественном мире.
Исследователи во главе с Робом Шепардом, доцентом кафедры механической и аэрокосмической техники, работают над коммерциализацией этой технологии для физиотерапии и спортивной медицины.
Их статья «Растягиваемые распределенные волоконно-оптические датчики» опубликована в журнале Science.
Соавторы статьи – докторант Хедан Бай и Шуо Ли.
Бай черпал вдохновение из распределенных оптоволоконных датчиков на основе диоксида кремния и разработал растягиваемый световод для мультимодального зондирования (SLIMS). Эта длинная трубка содержит пару стержней из полиуретанового эластомера. Одно ядро прозрачное; другой заполнен поглощающими красителями в нескольких местах и подключается к светодиоду.
Каждое ядро соединено с красно-зелено-синим сенсорным чипом для регистрации геометрических изменений оптического пути света.
Исследователи разработали напечатанную на 3D-принтере перчатку с датчиком SLIMS, проходящим вдоль каждого пальца.
Перчатка питается от литиевой батареи и оснащена Bluetooth, поэтому она может передавать данные в базовое программное обеспечение, разработанное Баем, которое реконструирует движения и деформации перчатки в режиме реального времени.
«Прямо сейчас зрение осуществляется в основном с помощью зрения», – сказал Шеперд. "Мы практически никогда не измеряем прикосновение в реальной жизни. Этот скин – способ позволить себе и машинам измерять тактильные взаимодействия таким образом, как сейчас мы используем камеры в наших телефонах. Он использует зрение для измерения прикосновения.
Это наиболее удобный и практичный способ сделать это масштабируемым способом."
Бай и Шеперд работают с Корнельским центром лицензирования технологий, чтобы запатентовать технологию с прицелом на применение в физиотерапии и спортивной медицине. Обе области использовали технологию отслеживания движения, но до сих пор не имели возможности фиксировать силовые взаимодействия.
Исследователи также изучают, как сенсоры SLIMS могут улучшить впечатления от виртуальной и дополненной реальности.
«Погружение в виртуальную и дополненную реальность основано на захвате движения. Прикосновения почти нет, – сказал Шеперд. "Допустим, вы хотите иметь симуляцию дополненной реальности, которая научит вас починить машину или заменить шину. Если бы у вас была перчатка или что-то, что могло бы измерять давление, а также движение, эта визуализация дополненной реальности могла бы сказать: “ Повернись, а затем остановись, чтобы не затягивать гайки слишком сильно.“ Нет ничего, что могло бы сделать это прямо сейчас, но это способ сделать это."
Исследование было поддержано Национальным научным фондом (NSF); Управление научных исследований ВВС; Корнельская технология ускорения и созревания; U.S. Национальный институт продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства; и Управление военно-морских исследований.
Исследователи воспользовались услугами Cornell NanoScale Science and Technology Facility и Cornell Center for Materials Research, оба из которых поддерживаются NSF.
Видео: https: // www.YouTube.com / watch?v = 34ucE36zSCg & feature = emb_logo