Degetele umane au una dintre cele mai sensibile percepții tactile pe care le cunoaștem. Inspirați de această minune biologică, oamenii de știință chinezi își imaginează acum un viitor în care „degetele” robotizate vor putea scana sub pielea umană sau alte suprafețe într-un mod sigur și confortabil.
O echipă de cercetători chinezi a proiectat un „deget bionic inteligent cu capacitate de tomografie tactilă subterană”, un dispozitiv care poate imita în esență capacitatea naturală a oamenilor de a „simți” forma obiectelor și ceea ce se ascunde sub suprafață. Capacitățile de scanare ale degetelor bionice ar fi utile pentru aplicații de „testare nedistructivă”, atât pentru analiza corpului uman, cât și pentru electronice flexibile.
Potrivit lui Zhiming Chen, coautor al studiului și lector la Universitatea Wuyi, senzorii tactili artificiali dezvoltați anterior puteau recunoaște doar formele externe, texturile suprafeței și duritatea. Pentru a ne face o idee despre ceea ce se ascunde sub suprafață, avem nevoie de obicei de tehnologii optice și de soluții potențial invazive (sau greoaie), cum ar fi scanarea CT, scanarea PET, tomografia ultrasonică sau RMN.
Noul dispozitiv de scanare asamblat de Chen și colegii săi seamănă cu un deget bionic și poate oferi aceleași capacități de scanare ca tehnologiile optice menționate mai sus. Cifra artificială este modelată după un deget uman și capacitatea senzorială complexă care se ascunde dedesubt.
După cum au explicat cercetătorii, atunci când degetele noastre ating o suprafață, pielea suferă „deformații mecanice”, cum ar fi compresie, întindere sau tragere. Aceste deformații stimulează mecanoreceptorii să emită impulsuri electrice, care sunt apoi canalizate prin sistemul nervos central către cortexul somatosenzorial din creier. Aici, impulsurile mecanice sunt în cele din urmă decodificate și „integrate” de către creier pentru a recunoaște caracteristicile suprafeței.
Degetul bionic inteligent folosește un design simplificat bazat pe cel biologic. Un cilindru metalic este montat pe partea superioară a degetului care servește drept vârf de contact, în timp ce grinzile din fibră de carbon care funcționează ca mecanoreceptori tactili sunt conectate la o unitate de procesare a semnalului („creierul”). Cilindrul metalic scanează o suprafață cu „împușcături” periodice (și sperăm blânde), care, la rândul lor, comprimă fibrele de carbon, transmitând informații despre rigiditatea sau moliciunea suprafeței.
Datele colectate prin acest proces sunt în cele din urmă redate într-o hartă 3D pe un afișaj, oferind o idee vizuală a caracteristicilor suprafeței. Cercetătorii au testat capacitățile degetului robot inteligent prin cartografierea unei litere rigide „A” situată sub un strat de siliciu moale și a unui model fizic imprimat 3D de țesut uman cu trei straturi de polimer dur („scheletul”) și un material moale. stratul exterior de silicon („mușchii”). În acest din urmă caz, degetul bionic a putut chiar să simtă „vasul de sânge” situat sub stratul muscular.
În cele din urmă, degetul bionic a reușit să scaneze un dispozitiv electronic defect, creând o hartă 3D a componentelor interne, inclusiv punctul în care circuitul electric a fost deconectat.
Cercetătorii lucrează acum pentru a oferi dispozitivului lor de scanare capacități suplimentare, cum ar fi capacitatea de „detecție omnidirecțională” cu diferite materiale de suprafață.
