เรามีหุ่นยนต์ที่สามารถเดิน มองเห็นพูดและได้ยินและควบคุมวัตถุด้วยมือหุ่นยนต์ได้ มีแม้กระทั่งหุ่นยนต์ที่ดมกลิ่นได้ แต่สิ่งที่เกี่ยวกับความรู้สึกสัมผัส? พูดง่ายกว่าทำและมีข้อจำกัดสำหรับบางวิธีที่กำลังพิจารณาอยู่ แต่เรากำลังพัฒนาเทคนิคใหม่ที่สามารถเอาชนะปัญหาเหล่านั้นได้ สำหรับมนุษย์การสัมผัสมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งเมื่อเราเคลื่อนไหวร่างกาย การสัมผัสรวมกับการมองเห็นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับงานต่างๆ เช่น การหยิบจับวัตถุที่แข็งหรืออ่อน เบาหรือหนัก อุ่นหรือเย็น โดยไม่ทำให้วัตถุเสียหาย
ในด้านการจัดการด้วยหุ่นยนต์ ซึ่งมือหุ่นยนต์หรือกริปเปอร์ต้องหยิบวัตถุ
การเพิ่มความรู้สึกสัมผัสสามารถขจัดความไม่แน่นอนในการจัดการกับวัตถุที่อ่อนนุ่ม เปราะบาง และเปลี่ยนรูปได้ การวัดปริมาณการสัมผัสในแง่วิศวกรรมไม่เพียงแต่ต้องการความรู้ที่แม่นยำเกี่ยวกับปริมาณของแรงภายนอกที่กระทำต่อเซ็นเซอร์สัมผัสเท่านั้น แต่คุณยังต้องรู้ตำแหน่งที่แน่นอนของแรง มุมของมัน และวิธีที่มันจะโต้ตอบกับวัตถุที่ถูกจัดการด้วย
จากนั้นมีคำถามเกี่ยวกับจำนวนเซ็นเซอร์ที่หุ่นยนต์ต้องการ การพัฒนาผิวหุ่นยนต์ที่สามารถบรรจุเซ็นเซอร์สัมผัสได้หลายร้อยหรือหลายพันตัวเป็นงานวิศวกรรมที่ท้าทาย
การทำความเข้าใจเกี่ยวกับกลไกทางกายภาพของการรับสัมผัสในโลกชีวภาพ จะให้ข้อมูล เชิงลึกที่ยอดเยี่ยมเมื่อพูดถึงการออกแบบผิวหนังอัจฉริยะ ที่เทียบเท่ากับหุ่นยนต์
โดยทั่วไปแล้วความรู้สึกสัมผัสจะถูกวัดโดยเซ็นเซอร์ที่สามารถแปลแรงดันเป็นสัญญาณไฟฟ้าขนาดเล็ก เมื่อคุณใช้เครื่องชั่งดิจิตอลเพื่อชั่งน้ำหนักตัวเองหรือวัดส่วนผสมในครัว เครื่องชั่งนั้นอาจใช้ทรานสดิวเซอร์แบบเพียโซอิเล็ก ท ริก
นี่คืออุปกรณ์ที่เปลี่ยนแรงเป็นไฟฟ้า จากนั้นกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กจากทรานสดิวเซอร์จะวิ่งผ่านสายไฟไปยังไมโครชิปขนาดเล็กที่อ่านค่าความแรงของกระแสไฟฟ้า แปลงเป็นหน่วยวัดน้ำหนักที่มีความหมาย และแสดงผลบนหน้าจอ
แม้จะสามารถสัมผัสได้ถึงระดับต่างๆ ของแรง แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ก็มีข้อจำกัดหลายประการที่ทำให้ไม่สามารถใช้งานกับสมาร์ทสกินได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกมันมีเวลาตอบสนองต่อแรงค่อนข้างช้า มีเซ็นเซอร์สัมผัสประเภทอื่นๆ ที่ขึ้นอยู่กับวัสดุที่เปลี่ยนลักษณะทางไฟฟ้าอื่นๆ เช่น ความจุหรือความต้านทาน หน้าจอโทรศัพท์มือถือของคุณอาจมีเทคโนโลยีนี้อยู่ในตัว และหากคุณ
ใช้แทร็คแพดบนคอมพิวเตอร์ของคุณ แน่นอนว่าจะใช้เซ็นเซอร์สัมผัส
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีความก้าวหน้าอย่างมากในการสร้างเซ็นเซอร์สัมผัสที่สามารถฝังลงในวัสดุที่อ่อนนุ่มและยืดหยุ่นได้ นี่คือสิ่งที่เราต้องการสำหรับผิวที่ฉลาด
แต่การพัฒนาหลายอย่างล้มเหลวอย่างสิ้นเชิง (เนื่องจากประเภทการตรวจจับ) เมื่อมีความชื้น (คุณเคยลองใช้นิ้วเปียกบนหน้าจอสัมผัสของสมาร์ทโฟนหรือไม่?)
ปัจจุบัน การใช้งานด้านการแพทย์เป็นตัวขับเคลื่อนหลักที่อยู่เบื้องหลังความต้องการในการตรวจจับแรงที่ยืดหยุ่นและทนทาน ตัวอย่างเช่น สามารถใช้สมาร์ทสกินเพื่อคืนการตอบสนองทางประสาทสัมผัสให้กับผู้ป่วยที่มีความเสียหายของผิวหนังหรือโรคปลายประสาทอักเสบ (อาการชาหรือรู้สึกเสียวซ่า) นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อให้มือเทียมมีความสามารถในการรับรู้สัมผัสขั้นพื้นฐาน
เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยจาก MIT และ Harvard ได้พัฒนาถุงมือสัมผัสที่ปรับขนาดได้และรวมเข้ากับปัญญาประดิษฐ์ สามารถใช้เซนเซอร์ที่กระจายอย่างสม่ำเสมอบนมือเพื่อระบุวัตถุแต่ละชิ้น ประเมินน้ำหนักของวัตถุ และสำรวจรูปแบบสัมผัสทั่วไปที่เกิดขึ้นขณะหยิบจับ
นักวิจัยได้สร้างถุงมือที่มีเซ็นเซอร์ 548 ตัวประกอบบนผ้าถักที่มี ฟิล์ม piezoresistive (ซึ่งตอบสนองต่อแรงกดหรือความเครียดด้วย) เชื่อมต่อกันด้วยเครือข่ายของขั้วไฟฟ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
นี่เป็นความพยายามครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จในการบันทึกสัญญาณดังกล่าวในวงกว้าง ซึ่งเผยให้เห็นข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญที่สามารถนำไปใช้ในการออกแบบอวัยวะเทียมและเครื่องมือจับของหุ่นยนต์ในอนาคต
แต่เช่นเดียวกับอินเทอร์เฟซแบบสัมผัสอื่นๆ เกือบทั้งหมดที่ออกแบบด้วยเทคนิคแบบคาปาซิทีฟ ตัวต้านทาน หรือเพียโซอิเล็กทริก เทคโนโลยีสัมผัสนี้ใช้งานไม่ได้กับนิ้วที่เปียกหรือใต้น้ำ
อ่านเพิ่มเติม: หุ่นยนต์ทางเพศอยู่ที่นี่ แต่กฎหมายไม่สอดคล้องกับประเด็นด้านจริยธรรมและความเป็นส่วนตัวที่พวกเขาหยิบยกขึ้นมา
การตรวจจับแรงแสงบนขอบฟ้า
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เราได้พัฒนารูปแบบใหม่ของเซ็นเซอร์สัมผัสที่ใช้ฟิล์มบางระดับนาโนเมตรของLED อินทรีย์ (OLED) และโฟโตไดโอดอินทรีย์ (OPD) สำหรับการวัดการสัมผัสที่นุ่มนวล
เทคโนโลยี OLED มักพบในหน้าจอโทรทัศน์และสมาร์ทโฟน วิธีการวัดความรู้สึกของการสัมผัสขึ้นอยู่กับการตรวจจับแรงทางแสง
องค์ประกอบ OLED (เรียกว่าไดโอดหรือพิกเซล) สามารถย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่านอกจากจะสามารถสร้างแสง (เช่น ในหน้าจอทีวี) แล้ว พิกเซลเหล่านี้ยังสามารถตรวจจับแสงได้อีกด้วย
เมื่อใช้หลักการนี้ เราสามารถผลิตโดมขนาดเล็กที่ทึบแสงและยืดหยุ่นได้ด้วยการเคลือบสะท้อนแสงที่อยู่เหนือพิกเซล OLED บางส่วน แสงที่ปล่อยออกมาจากพิกเซลกลางจะกระจายอย่างสม่ำเสมอไปยังพิกเซลอื่นๆ ทั้งหมดภายใต้โดม ถ้าโดมไม่ถูกรบกวน
เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
