Delikatny dotyk robota

Zjawisko elektroluminescencji, nanocząstki oraz cienkie monowarstwy polimerowe warstwy wykorzystane zostały w konstrukcji nowych sensorów dotyku. Urządzenie opracowano z myślą o nadaniu wrażliwości dotyku robotom. Czułość "sztucznej, nanotechnologicznej skóry" jest podobna do wrażliwości ludzkich opuszków palców – donosi "Science".

Duet amerykańskich naukowców z University of Nebraska – dr Vivek Maheshwari wraz z dr Ravi F. Sarafem – przy tworzeniu sensora dotyku wykorzystali zjawisko samoorganizacji, to jest samoczynnego uporządkowanego układu cząstek w względem siebie.

"Dzięki samoorganizacji, naszymi sensorami dotyku będzie można pokryć duże powierzchnie urządzeń, przykładowo końcówki chwytaków robota. Proces konstrukcji sensorów nie wymaga zastosowania jakiejkolwiek techniki nanolitograficznej" – wyjaśnia doktor R. F. Saraf.

Nowy sensor dotyku składa się z kilku warstw nanocząstek (drobinek o średnicy miliardowych części metra) ułożonych naprzemiennie: złota (Au) i siarczku kadmu (CdS).

Nanocząsteczkowe warstwy poprzedzielane są cienkimi filmami dielektrycznymi, wykonanymi z sulfonowanego polistyrenu – PSS (ang. poly(styrene sulfonate) i chlorowodorku polialliloaminy – PAH (ang. poly(allylamine hydrochloride).

"Sensor o grubości około 100 nanometrów działa w taki sposób, że nacisk przyłożony do jego zewnętrznej +wrażliwej+ powierzchni, generuje zmianę gęstości ładunków elektrycznych nanowarstw oraz powstanie efektu elektroluminescencji – oba te zjawiska są wprost proporcjonalne do siły nacisku" – tłumaczy dr Saraf.

Elektroluminescencja to rodzaj luminescencji (świecenia) wywołanej przez prąd elektryczny lub obecność pola elektrycznego.

By umożliwić obserwację elektroluminescencji, układ nanocząstek został zamknięty pomiędzy pokrytą złotem warstwą plastiku i przewodzącego szkła (ITO). Za płytką szklaną zainstalowano specjalną kamerę cyfrową (ang. charge-coupled device – CCD) o dużej rozdzielczości rejestrującą luminescencję nanocząstek.

Jak twierdzą naukowcy, rozdzielczość sensora (zdolność do rozróżniania dwóch blisko leżących punktów) limitowana jest obecnie tylko i wyłącznie jakością kamery zastosowanej do detekcji elektroluminescencji.

Obraz, jaki otrzymuje się z kamery sensora po odciśnięciu przedmiotu, np. amerykańskiej jednocentówki z siłą typową dla ludzkiego dotyku – około 10 kPa – jest zbliżony jakością do obrazu otrzymywanego z mikroskopu optycznego.

Według naukowców, opracowane sensory dotyku mogą służyć jako urządzenia nadające chwytakom robotów (stosowanych między innymi w medycynie) delikatności chwytu, podobnie jak ma to miejsce w przypadku ludzkich dłoni.

Źródło: Serwis Naukowy PAP