Czy wiesz, że:
Roboty są coraz bliżej posiadania zmysłu dotyku, który będzie równie czuły jak ludzki. Możliwość tą daje cieniutka, giętka warstwa, która naśladuje opuszek ludzkiego palca. Odkrycie to może okazać się przełomowe w opracowaniu następnej generacji robotów i zautomatyzowanych narzędzi mikrochirurgicznych.
Dotyk to jeden z pierwszych zmysłów, którymi poznajemy świat, ale ze względu na swoją złożoność, jest ostatnim, z którym borykają się specjaliści od robotyki. Zmysł ten opiera sie nie tylko na strukturze powierzchni obiektu, ale również na stopniu nacisku, potrzebnego do jego podniesienia.
Wcześniej opracowywane sensory dotyku posiadały duże problemy ze sztywnością i trwałością. Poza tym, gdy zostały wytworzone, np. z elementów krzemowych problem polegał na tym, że ciężko było je dopasować do 'dłoni' robota. Częsty nacisk i rozciąganie powodował niszczenie materiału. "Roboty zdecydowanie potrzebują czegoś jak ludzka skóra", mówi chemik Ravi Saraf z University of Nebraska w Lincoln, USA, "My wychodzimy temu naprzeciw". Naukowcy przedstawiają swoje odkrycie w piątkowym Science.
Użyta w sensorach warstwa ma grubość jedynie 100 nanometrów (0,0001 mm), czyli jest około tysiąc razy cieńsza od kartki papieru. Składa się z krzyżujących się warstewek zbudowanych z nanocząstek złota i siarczku kadmu. Każda z nich oddzielona jest dodatkowo polimerową warstwą izolacyjną, o grubości 2 nanometrów. Całe urządzenie jest podłączone do elektrod, które pozwalają na przepływ prądu przez warstwy. Kiedy sensor zostanie dotknięty, nacisk powoduje przemieszczenia się warstewek, co ułatwia elektronom przeskakiwanie przez izolujący polimer i uderzanie w cząsteczki siarczku kadmu. Zderzenia te powodują, że nanocząstki zaczynają się jarzyć i im większy nacisk, tym więcej emitują światła. Dołączona do urządzenia kamera mierzy intensywność świecenia, co skorelowane jest bezpośrednio z siłą nacisku, która 'wyczuwana' jest w różnych częściach warstwy sensorycznej.
Urządzenie jest w stanie wykryć drobne detale powierzchni z naciskiem 9 kilopaskali, co odpowiada naciskowi półkilogramowej torebki cukru na znaczek pocztowy. Jest to porównywalna siła do używanej przez ludzkie palce, gdy staramy się wyczuć powierzchnię przedmiotów i je podnieść.
Sensor może rozróżnić detale powierzchni o rozmiarach 40 mikrometrów (0,04 mm), czyli czułością również nie ustępuje ludzkiemu palcowi. Wcześniejsze urządzenie mogły wykryć elementy o rozmiarach rzędu milimetrów. Aby zilustrować możliwości urządzenia, naukowcy użyli je do zbadania powierzchni amerykańskiej jednocentówki. Zdjęcie z kamery CCD pokazuje zadziwiające detale, włączając zagięcia ubrania Lincolna oraz litery 'RTY' ze słowa 'LIBERTY'.
"Sensor jest niezupełnie wyrafinowanym połączeniem materiałów znanych już nanotechnologii", mówi Edwin Thomas, naukowiec z Massachusetts Institute of Technology w Cambridge, USA, "To co zrobiono jest bardzo pomysłowe. Mam ochotę się kopnąć ze złości, że sam na to nie wpadłem."
Głównym celem badań zespołu naukowego Sarafa jest materiałoznawstwo, nie zaś robotyka. Naukowiec wyjaśnia, że śmierć dwóch bliskich przyjaciół na skutek raka piersi zmobilizowała go do pracy nad sensorem, który mógłby wykryć drobne zmiany nowotworowe. Obecnie najlepsze urządzenia monitorujące potrafią wykryć raka, gdy guzy posiadają rozmiary kilku centymetrów, co w wielu przypadkach oznacza, że jest za późno. Fakt ten zasmuca naukowca "Potrafimy postawić stopę na Księżycu, wkrótce na Marsie, ale nie potrafimy wykryć drobnego guzka".
Minie pewien czas, zanim urządzenie znajdzie zastosowanie w klinice, jednak już teraz naukowcy związani z robotyką są podekscytowani odkryciem. "To świetne narzędzie w naszym uzbrojeniu", mówi Richard Crowder z University of Southampton, Wielka Brytania, "i pojawiło się całkiem przez przypadek."