A robotechnológia minden túlzás nélkül szárnyra kapott az elmúlt években, évtizedekben, hiszen ma már vannak járni, látni, szagolni, beszélni és hallani tudó robotok, némelyikük pedig még tárgyak irányítására is képes. Az igazán nagy előrelépést ugyanakkor az jelentené, ha a gépek az emberhez hasonló érzékenységgel tudnák megtapintani, illetve felemelni a dolgokat, hiszen ezáltal sokkal nagyobb bizalmat szerezhetnének valamennyi alkalmazási területen.

Az intelligens bőr nyomában

Az érintés számszerűsítése mérnöki értelemben nem csak az érintésérzékelőre kifejtett külső erő mennyiségének pontos ismeretét igényli, de tudni kell az erő pontos helyzetét, szögét és azt, hogy miként lép kölcsönhatásba az elmozdítandó objektummal. Felmerül továbbá a kérdés, hogy mégis mennyi érzékelőre lenne szüksége egy robotnak? Olyan robotbőr kifejlesztése, amely több száz vagy akár több ezer érintésérzékelőt tartalmazhat, valódi kihívást jelentő mérnöki feladat. Az érintésen alapuló érzékelés fizikai mechanizmusainak megértése a biológiai világban nagyszerű lehetőséget jelent ennek robotikus megfelelője, az intelligens bőr megtervezéséhez. Utóbbi fejlődésének jelentős akadálya azonban a szükséges elektronika hiánya. Akit komolyabban foglalkoztat az emberi bőr, Emma Brice, a bőr tudományával foglalkozó szakember számos érdekességet elárul róla az alábbi rövid videóban:

Mindennapi erő- és érintésmérés

A tapintóérzetet általában egy olyan érzékelővel mérik, amely képes a nyomást kis elektromos jellé alakítani. A gépészetben piezoelektromos érzékelőnek nevezik azokat az átalakítókat, amik mechanikai erőhatást piezoelektromos úton villamos jellé alakítanak át. Néhány kristályos szerkezetű anyag meghatározott irányú mechanikai terhelésekor lapjain töltések halmozódnak fel, vagyis feszültség keletkezik.

Ez a jelenség a piezoelektromos hatás.

Méréstechnikai szempontból a kvarc-kistálynak van a legnagyobb jelentősége. Annak ellenére, hogy ezáltal érzékelhetjük az erő különböző szintjeit, a piezoelektromos hatással működő elektronikus eszközöknek számos olyan korlátja van, amelyek miatt az intelligens bőr nem lehet praktikus, például, hogy viszonylag lassan reagálnak az erőkifejtésre. Vannak más típusú érintésérzékelők is, például az AR1000 vezérlők, melyek népszerűségének, az alacsony költségének, az ujj, kesztyű, valamint stylus-pen érzékelésének, a könnyű gyárthatóságnak és integrálhatóságnak köszönhetően a rezisztív érintésérzékelő technológia számos különböző alkalmazás kiszolgálására alkalmas, mint például: mobiltelefonok, ipari automatizálás, kiskereskedelmi eladóhelyek, játék- és szórakoztatóipar vagy autós navigációs rendszerek.

Lágy és rugalmas érzékelés

Az elmúlt években nagy előrelépés történt puha és rugalmas anyagokba ágyazható érintésérzékelők gyártásában: pontosan erre van szükségünk az intelligens bőrhöz. A fejlesztések közül azonban - nedves közegben - több is mehetett a levesbe, mégpedig érzékelőtípusaik miatt.

Ezt nagyjából úgy kell elképzelni, mint amikor nedves ujjal próbálunk okostelefont irányítani, többnyire sikertelenül.

Napjainkban az orvosi alkalmazások jelentik a fő hajtóerőt a rugalmas és robusztus erőérzékelés iránti igény kapcsán. Az intelligens bőrt például felhasználható a bőrkárosodást szenvedett, vagy perifériás neuropathiát (állandó zsibbadtságot vagy bizsergést) érző betegek szenzoros visszacsatolásának visszaállítására. Ahogy arra is jó, hogy érintésérzékelő képességet nyújtson mondjuk egy robotkarnak. A közelmúltban például az MIT és a Harvard kutatói kifejlesztettek egy mesterséges intelligenciával ellátott kesztyűt, amely egyenletesen elosztott érzékelőkkel azonosíthat egyes tárgyakat, megbecsülheti azok súlyát, illetve felfedezheti a fogás során keletkező tapintási mintázatokat:

Az ötszáznegyvennyolc nyomásérzékelővel ellátott kesztyűn egy úgynevezett piezo-rezisztív fólia található (amely nyomásra vagy alakváltozásra egyaránt reagál), és amit vezetőképes elektródák hálózata köt össze. Ez egyébként az első sikeres kísérlet, melynek során a kutatók olyan fontos felismerésekre bukkantak, amelyek a jövőben felhasználhatók a protetikában és a robotikában. Persze mindenekelőtt azt kellene megvalósítani, hogy az eszköz az ujjak mozgását is pontosan utánozza, valamint víz alatt is működjön.

Az OLED technológia lehetőségei

OLED-nek (szerves fénykibocsátó dióda - Organic Light-Emitting Diode) nevezzük az olyan LED-eket, ahol a fénykibocsátásért felelős elektrolumineszcens réteg szerves vegyület, mely elektromos áram hatására világít. Ez a réteg szerves félvezető anyagból készül, és két elektróda között helyezkedik el. Általában a fény kijutása érdekében az egyik elektróda átlátszó. Az OLED-eket két csoportba soroljuk, a kis molekulákat és a polimert használókba. Ezen kívül megkülönböztetünk passzív mátrixú (PMOLED) és aktív mátrixú (AMOLED) képpontvezérlést. Utóbbiban egy vékonyréteg-tranzisztorokat tartalmazó hátlapot alkalmaznak az egyes képpontok ki-be kapcsolásához, és így nagyobb felbontás és kijelzőméret érhető el.

Az OLED kijelzők – a hagyományos folyadékkristályosokkal ellentétben (LCD) – háttérvilágítás nélkül működnek.

Ennek előnye, hogy a fekete színt kisebb fényerővel, tehát nagyobb kontraszttal tudják megjeleníteni, valamint vékonyabbak és könnyebbek is lehetnek a hagyományos, folyadékkristályos kijelzőknél. Hátrányuk viszont, hogy a felhasznált anyagok gyenge hővezetése miatt kisebb fényerősség érhető el velük. OLED-ekkel egyre több alkalmazási területen találkozhatunk: használjuk őket televíziókban, monitorokban, kis és hordozható eszközök (mobiltelefonok, PDA-k, karórák) kijelzőjeként is. Sőt, már nagy felületen, például épületekben is használják világításra. A jelenlegi információk értelmében ez a technológia valódi előrelépést jelent majd a robotikában, de hogy forradalmasítani fog-e bármit, az még a jövő zenéje.

Ez is érdekelhet:

Az interaktív robotkar megadja sétálás közben a társ illúzióját

Az új robot-ormány könnyebben megfogja a tárgyakat

Valóságos robothadserege lehet az Egyesült Királyságnak a 2030-as évekre

(Fotó: Pixabay)