Роботи майбутнього отримають розумну шкіру з новими високочутливими датчиками дотику
Інтернаціональна команда вчених з Китаю і США зробила великий крок вперед в напрямку постачання роботів і інших пристроїв майбутнього почуттям адаптивного дотику, що дозволить цим роботам відчувати навколишній світ подібно людині. Їх новий експериментальний датчик дотику, побудований на базі матриці спеціальних транзисторів, дозволяє перетворювати тиск дотиків в електричний сигнал, а його чутливість знаходиться в тому ж діапазоні, в якому сприймають відчуття дотику кінчики людських пальців.
Основою нового датчика є матриця з 8 тисяч транзисторів, пов'язаних в єдине ціле за допомогою вертикальних нанопровідників з окису цинку, з відомого п'єзоелектричного матеріалу. Кожен з транзисторів матриці може стати незалежним джерелом електричного сигналу, що змінюється в залежності від механічного напруження, якому піддається конструкція клітинки матриці. Реагують на тиск транзистори, які вчені назвали такселями (taxels), за рахунок своєї структури мають високу чутливість, порівнянну з чутливістю нервових закінчень людських пальців.
"Будь-який механічний рух, таке, як рух рук і пальців робота, з допомогою наших датчиків може бути переведене в вид електричних сигналів" - розповідає професор Жонг Лін Ван (Zhong Lin Wang), що очолював дослідницьку групу в Технологічному інституті штату Джорджія, - "Такі можливості нових датчиків дотику можуть зробити штучне покриття майбутніх роботів більш "розумним", максимально наблизивши його до можливостей людської шкіри, яка здатна відчувати дотики по всій її поверхні".
На відміну від інших технологій вимірювання дотиків, заснованих на зміни електричного опору або електричної ємності чутливого покриття, пристрій, розроблений дослідниками з Джорджії, працює за рахунок зміни напівпровідникової полярності, що досягається за рахунок використання п'єзоелектричних матеріалів, окису цинку. Електричні заряди, що скупчуються в обсязі п'єзоелектричних нанопровідників, служать в якості керуючих сигналів для транзисторів, які починають відкриватися і пропускати через себе електричний струм, сила якого залежить від сили механічного напруги. Така технологія буде працювати тільки при використанні матеріалів, що володіють одночасно напівпровідниковими і п'єзоелектричними властивостями, саме такими поєднаними властивостями володіють нанопроводники і тонкі плівки з деяких матеріалів.
"Це абсолютно нова технологія визначення місця торкання і його сили, і її можна буде використовувати для управління електронними пристроями більш ефективно, ніж всі існуючі технології" - додає професор Жонг Лін Ван, - "Тонкоплівкові датчик дотику можуть бути використані в самих різних областях, включаючи робототехніку, проектування та виготовлення крихітних мікроелектромеханічних пристроїв MEMS, в людино-машинних інтерфейсах наступних поколінь і в будь-яких інших областях, де в якості вихідного сигналу використовується дуже слабка механічна деформація".