光学センサーは人間のタッチを模倣します

シリコンに埋め込まれたポリマー導波路を使用して構築されたこの技術は、機械に人間のタッチに匹敵する触覚を与えることにより、ロボット工学、補綴物、および次世代ウェアラブルを変換できます。



日本の研究者は、圧力の位置と強度の両方を測定できる柔軟な光学タッチセンサーを発表し、ロボット工学、補綴物、ウェアラブルエレクトロニクスの潜在的な飛躍をマークしました。Optics Expressで報告されたWafer-Thinセンサーは、高感度と安定性を実現し、微妙な人間のタッチの感覚を模倣する触覚インターフェイスを提供します。


Keio Universityのチームによって開発されたこのデバイスは、複数のポリマー光学導波路を埋め込んだシリコンゴムを使用しています。単一の入出力パスに依存する従来の設計とは異なり、このマルチチャネルアプローチにより、センサーは複数のスポットで同時に圧力を特定できます。厚さがわずか500ミクロンで、5 x 1.5センチメートルの測定で、プロトタイプは約1.5 mmの空間分解能を示しました。

イノベーションは、UV硬化前にシリンジを使用して樹脂を液体ポリマーシートに注入するチームの蚊の製造方法にかかっています。このプロセスにより、柔軟なPDMS（ポリジメチルシロキサン）内の光学導波路の3D配線が可能になり、圧力がかかると曲がる薄い光パスが作成されます。結果として生じる光強度の変化は、タッチの力と位置の両方を明らかにします。

テストでは、センサーが33ミリ秒以内に反応し、8.7〜10.9 dB/MPaの感度を維持し、繰り返し使用することで回復力があることが示されました。剛性ガラス繊維を埋め込む以前の設計とは異なり、このアプローチは調整可能な感度と設計の柔軟性を高めます。研究者は、この技術を3Dクロス波ガイド構造に拡大し、解像度を改善し、より大きく高密度の触覚表面のためにスケーリングすることを想定しています。ロボット工学と補綴物を超えて、潜在的なアプリケーションは、組織のテクスチャを感知する外科用ツールから、リアルタイムの圧力フィードバックを備えたウェアラブルデバイスにまで及びます。


触覚センシングが次世代のインターフェイスの中心になると、この進歩はシフトを強調します。機械はすぐに前例のない精度で「感じる」ことができ、人工と人間のタッチの境界線がぼやけます。「複数の光学チャネルを作成することで、スケーラブルで高度に適応性のある触覚センサーへの扉を開いています」と、Project Lead Takaaki Ishigure氏は述べています。このような技術は、より安全な人間のロボットコラボレーションのためにロボットの精密タッチを付与したり、補綴ユーザーに自然な感覚に近いフィードバックを提供することができると彼は説明した。