Nowatorskie techniki produkcji opracowane przez naukowców z Chung-Ang University mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki roboty i urządzenia noszone na ciele oddziałują z otoczeniem za pomocą dotyku. Przełomowe wyniki badań, opublikowane 11 listopada w czasopiśmie International Journal of Extreme Manufacturing, rozwiązują kluczowe ograniczenia technologiczne, które do tej pory hamowały rozwój zaawansowanych czujników dotykowych.
Badania skupiają się na dwóch obiecujących typach czujników: piezoelektrycznych, które generują napięcie pod wpływem naprężeń, oraz triboelektrycznych, wytwarzających ładunek elektryczny przez kontakt mechaniczny. Oba rozwiązania wykazują ogromny potencjał w tworzeniu samodzielnie zasilających się czujników dotykowych, ale dotychczas borykały się z problemami, takimi jak kruchość materiałów i zakłócenia środowiskowe.
„Nasze badanie przedstawia materiały i strategie wytwarzania urządzeń dla czujników dotykowych wykorzystujących efekty piezoelektryczne i triboelektryczne oraz wskazuje różne rodzaje rozpoznawania sensorycznego,” wyjaśnia profesor Hanjun Ryu, lider zespołu badawczego z Chung-Ang University.
Zespół badaczy zaprezentował innowacyjne metody na zwiększenie elastyczności materiałów piezoelektrycznych przy jednoczesnym zachowaniu ich wysokiej czułości. W tym celu zastosowano nowe kompozyty oraz zaawansowane techniki druku 3D. W przypadku czujników triboelektrycznych naukowcy opracowali specjalne zabiegi powierzchniowe i nanostruktury, które znacząco zwiększają generację ładunku elektrycznego oraz trwałość urządzeń.
Największym osiągnięciem zespołu było jednak zintegrowanie sztucznej inteligencji z tymi ulepszonymi czujnikami. Dzięki temu urządzenia są w stanie znacznie precyzyjniej wykrywać subtelne zmiany w teksturze i nacisku niż obecne technologie. Połączenie zaawansowanych materiałów oraz technologii przetwarzania danych opartej na AI przybliża czujniki dotykowe do możliwości ludzkiego zmysłu dotyku.
„Oczekuje się, że czujniki wielozmysłowe oparte na sztucznej inteligencji wniosą innowacyjne rozwiązania w wielu różnych dziedzinach,” podkreśla profesor Ryu. Zastosowania tych technologii mogą obejmować zarówno urządzenia medyczne, jak i zaawansowane procesy produkcyjne w przemyśle.
Mimo imponujących postępów, naukowcy wskazują na wyzwania, które wciąż wymagają rozwiązania. Czujniki muszą stać się bardziej elastyczne, aby dopasowywać się do nieregularnych kształtów, efektywniej wykrywać różne rodzaje dotyku jednocześnie i lepiej przetwarzać generowane przez nie ogromne ilości danych. Badacze podkreślają, że osiągnięcie tych celów będzie możliwe tylko przy dalszych innowacjach zarówno w dziedzinie nauki o materiałach, jak i w zakresie przetwarzania danych.
Omawiany przełom pojawia się w kluczowym momencie, gdy różnorodne branże – od opieki zdrowotnej po przemysł produkcyjny – poszukują coraz bardziej zaawansowanych sposobów interakcji maszyn z otoczeniem. Dzięki nowym metodom wytwarzania kolejne generacje robotów mogą uzyskać zdolność manipulowania delikatnymi przedmiotami z nieosiągalną dotąd precyzją. Tymczasem noszone urządzenia medyczne zyskają możliwość jeszcze bardziej dokładnego monitorowania stanu zdrowia pacjentów.
