רובוטים משפרים כל הזמן את הראייה והתנועה, אבל המגע נשאר עקב אכילס שלהם. חוקרים הציגו חיישן מישוש מיניאטורי שיכול לתת למכונות כמה שיותר קרוב למגע אנושי.
ההתפתחות של אוניברסיטת קיימברידג' מתוארת בכתב העת Natural Materials. הוא מבוסס על קומפוזיט של מתכת נוזלית וגרפן, צורה דו מימדית של פחמן. "עור" זה מאפשר לרובוט לא רק לקבוע את הלחץ המופעל על האובייקט, אלא גם לזהות את כיוון הכוח המופעל, לזהות את הנקודה שבה האובייקט מתחיל להחליק, ואף להעריך את חספוס המשטח. יתר על כן, החיישן כה קומפקטי שהרזולוציה שלו אינה נחותה מהרגישות המרחבית של קצה אצבע אנושי.
עור האדם מכיל מספר סוגים של קולטנים שחשים בו זמנית לחץ, כוח, רטט ומרקם. שחזור חוש מגע רב-ממדי כזה במערכות מלאכותיות אינו משימה של מה בכך, במיוחד אם המכשיר חייב להיות קטן וחזק מספיק לשימוש מעשי.
פרופסור תאופיק חסן ממרכז קיימברידג' גרפן, שהוביל את המחקר, מסביר: "רוב חיישני המישוש הקיימים הם מגושמים מדי, שבירים, קשים לייצור או שאינם יכולים להבחין בבירור בין כוחות משיקים לכוחות נורמליים. זהו מכשול מרכזי לפיתוח זרועות רובוטיות מיומנות באמת".
כדי לפתור בעיה זו, פותח קומפוזיט רך וגמיש המבוסס על סיליקון, המשלב יריעות גרפן, מיקרוטיפות מתכת הניתנות לעיוות וחלקיקי ניקל.
בהשראת המבנים המיקרוסקופיים של עור האדם, עיצבו החוקרים את החומר לפירמידות זעירות (חלקן קטנות בקוטר של 200 מיקרון). גיאומטריה זו מרכזת את הלחץ ברמות הגבוהות ביותר, ומאפשרת לחיישן ללכוד כוחות נמוכים במיוחד תוך שמירה על טווח מדידה רחב.
התוצאה היא חיישן מישוש שיכול לזהות אפילו גרגר חול. בהשוואה למכשירים אנלוגיים גמישים קיימים, לחיישן החדש יש סף גודל ורגישות בערך בסדר גודל אחד גדול יותר.
תכונה חשובה נוספת היא היכולת להבחין בין עומסים משיקים לנורמליים. מאפיין זה מאפשר לך לזהות מתי חפץ מתחיל להחליק החוצה מהידית. על ידי ניתוח אותות מארבע אלקטרודות הממוקמות מתחת לכל פירמידה, החיישן משחזר באופן מתמטי את וקטור הכוח התלת מימדי המלא בזמן אמת.
כדי לבדוק את היכולות, שולבו חיישנים בתפסן הרובוטי. מפעילים יכולים להרים חפצים שבירים, כגון קשיות נייר דקות, מבלי לעוות אותם. שלא כמו חיישני כוח קונבנציונליים שדורשים מידע מוקדם על תכונות האובייקט, המערכת החדשה מסתגלת במהירות על ידי זיהוי החלקה.
ברמה נוספת של מזעור, מערכי חיישנים מיקרוסקופיים יכולים לקבוע את המסה, הצורה וצפיפות החומר של כדורי מתכת זעירים על ידי ניתוח רק את הגודל והכיוון של הכוח המופעל. זה פותח סיכויים לניתוח זעיר פולשני או מיקרו-רובוטיקה, שבהם חיישנים קונבנציונליים פשוט לא מתאימים.
בנוסף, טכנולוגיה זו עשויה למצוא יישום בתותבות. תותבות ביוניות מודרניות משתמשות יותר ויותר במשוב הפטי כדי לספק למשתמשים תחושת מגע. חיישני כוח 3D מיניאטוריים רגישים במיוחד יכולים לספק מגע טבעי יותר עם עצמים, ולשפר את השליטה האנושית, הבטיחות והביטחון.
פרופסור יון גוולין מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין, המחבר הראשי של המחקר, אמר: "הגישה שלנו מוכיחה שמגע תלת מימדי בעל דיוק גבוה אינו דורש מבנים מכאניים מגושמים או אופטיקה מורכבת. על ידי שילוב של חומרים חכמים ומבנים בהשראת העור, אנו משיגים מאפיינים הדומים מאוד לתחושת המגע האנושי".
החוקרים מקווים לכווץ את החיישנים עוד יותר, אולי עד ל-50 מיקרון, בערך את הצפיפות של חיישנים מכניים בעור האדם. גרסאות עתידיות עשויות לכלול גם חיישני טמפרטורה ולחות, ולעשות צעד נוסף לקראת יצירת עור מלאכותי מולטי-מודאלי מלא.
כאשר רובוטים עוזבים מפעלים ונכנסים לבתים, לבתי חולים ולעולם בלתי צפוי, פריצות דרך כאלה בתחום החישה חשובות במיוחד: מכונות חייבות לא רק לראות ולפעול אלא גם להרגיש ממש.
