Пьезоэлектрическая кожа у роботов

Пьезоэлектрическая кожа у роботов

Робот с улучшенной способностью чувствовать имеет больше возможностей для идентификации объектов. Он передвигается с большей осторожностью и выполняет больше задач в целом. Самый последний шаг к достижению этой цели сделали исследователи из Института технологии Джорджии, разработавшие новый тип сенсорного материала, который достаточно чувствителен, чтобы соперничать с чувствительностью человеческих пальцев, и может подарить роботам чувство осязания, которое напоминает наше собственное.

Повышенный тактильный материал использует около 8 тысяч пьезотроновых транзисторов, каждый из которых содержит около 1500 нанопроводов, диаметр которых варьирует между 500 и 600 нм. В отличие от большинства сенсорных экранов, которые оценивают изменение в сопротивлении или емкости, чтобы обнаружить, где ваш палец, эти транзисторы ощущают изменение в их собственной полярности при давлении. Этот эффект связан с нанопроводами из оксида цинка, которые соединяются с электродами тонким слоем золота, что одновременно придает им пьезоэлектрические и полупроводниковые свойства.

В течение почти трех лет исследовательская группа химически растила сотни массивов с размерами 92?92 транзистора, которые расположены вертикально, чтобы сформировать таксели, которые производят отдельные электронные сигналы при прикосновении. Таксели зажаты между слоями оксида индия, олова и золота, которые соединены вместе и покрыты полимером, который блокирует их от проникновения влаги и коррозии. Полученные массивы имеют плотность 234 пикселя на дюйм и могут регистрировать давление начиная с 10 кПа (1,5 бар). По словам разработчиков, это делает материал таким же чувствительным, как кончики пальцев рук человека.

Эти массивы прозрачные, гибкие и достаточно прочные. Они сохраняют свои способности даже после погружения в солевой раствор и дистиллированную воду на протяжении 24 часов, что открывает их для широкого спектра применений, в частности для сенсорных экранов и искусственной кожи.

Научно-исследовательская группа предусматривает материал для использования в продвинутых сенсорных экранах, которые могут считывать отпечатки пальцев или даже регистрировать точечное давление, используемое в различных точках подписи для повышения безопасности. Передовые тактильные датчики также помогут в создании протезов кожи со способностью к осязанию, а также для роботов и иных протезов.

Проект проходит дальнейшее развитие при поддержке передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA), Национального научного фонда (NSF), ВВС США (USAF), Министерства энергетики США (DOE) и Программы инновационных знаний из Китайской академии наук. В будущем, говорит команда, это может привести к еще большему увеличению чувствительности материала за счет сокращения количества нанопроводов в такселях массивов от нескольких сотен до одной.