Датчик ученых Пермского Политеха повысит чувствительность роботов и бионических протезов

Ученые Пермского Политеха разработали электромеханическую модель тактильного полимерного покрытия со встроенным оптоволоконным датчиком. На его поверхности расположен слой специальных ворсинок — «вибрисс», которые позволяют «ощущать» окружающие предметы. Разработку можно использовать при создании отечественных человекоподобных роботов, бионических протезов и искусственных органов. Исследование выполнено в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

По словам разработчиков, тактильное полимерное покрытие основано на использовании «механолюминесцентного эффекта» — светоотдачи при механическом воздействии на систему из пьезоэлектрических и электролюминесцентных элементов. При контакте с анализируемыми объектами ворсинки деформируются и осуществляют информативные механические воздействия на соответствующие участки корпуса и встроенного в него оптоволоконного механолюминесцентного датчика. На активированных участках датчика происходит светоотдача внутрь оптоволокна. Это позволяет передавать информативные световые сигналы на большие расстояния для их последующей «расшифровки». Такой способ передачи имеет преимущества по сравнению с аналогами, в которых деформирование ворсинок «считывается» системой высокоскоростной фотовидеорегистрации.

Ученые Пермского Политеха исследовали деформационные и электрические поля, которые образуются при этом процессе в элементах тактильного покрытия: ворсинках, корпусе и встроенном в него оптоволоконном механолюминесцентном датчике. Электромеханическая модель позволила выявить зависимости информативных световых сигналов от тактильных «ощущений» покрытия при контакте ворсинок с предметами.

Разработка исследователей сможет повысить чувствительность измерительных приборов с сенсорными покрытиями и стать «второй» кожей для человекоподобных роботов, бионических протезов и искусственных органов. Технология сделает реальными их тактильные ощущения при восприятии внешнего мира.