Opracowane sensory bioniczne wykazują ogromny potencjał w różnych dziedzinach, takich jak urządzenia noszone, inteligentne systemy dotykowe w robotyce czy technologia rzeczywistości wirtualnej. Rozwijana technologia może znacząco usprawnić interakcje człowiek-maszyna, oferując nowe możliwości w sferze przemysłu, medycyny czy nauk inżynieryjnych. Badacze planują dalszy rozwój tej innowacji, dążąc do jej zastosowania w trudnych warunkach, takich jak środowiska podwodne czy przestrzeń kosmiczna. Możliwe przyszłe implementacje obejmują zaawansowane systemy kontrolne dla interakcji mieszanej rzeczywistości, badania oceaniczne oraz eksplorację kosmiczną.
Przeprowadzone eksperymenty wykazały, że OMAS może być wykorzystywane jako elastyczna, bioniczna skóra dla robotów, pełniąc rolę zaawansowanego receptora dotykowego. Analiza danych statycznego nacisku umożliwiła skuteczne rozpoznanie miękkości, twardości oraz kształtu obiektu, osiągając 100% dokładności w identyfikacji sześciu różnych przedmiotów. Dodatkowo, analiza sygnałów dynamicznych pozwoliła niezwykle precyzyjnie określić materiał i fakturę powierzchni obiektów. Eksperymenty dowiodły nawet zdolności rozpoznawania międzynarodowego pisma Braille’a, osiągając imponującą skuteczność na poziomie 99%. Jako praktyczny dowód koncepcji, naukowcy zintegrowali bioniczną skórę z prototypem dłoni robotycznej, co umożliwiło identyfikację i klasyfikację płytek do gry w madżonga na podstawie ich dotykowych cech.
Nowa publikacja z czasopisma Opto-Electronic Advances przedstawia innowacyjne badania nad bioniczną skórą wielofotonową, która umożliwia niezwykle precyzyjną wizualizację haptyczną i rekonstrukcję percepcji dotykowej. Autorzy artykułu, w oparciu o mechanizmy funkcjonowania ludzkiej skóry, opracowali sensory dotykowe nowej generacji, które mogą znaleźć zastosowanie w inteligentnych systemach interakcji człowiek-maszyna, robotyce oraz urządzeniach noszonych.
Alternatywą okazały się metody optyczne, które eliminują wspomniane ograniczenia i zapewniają większą precyzję oraz trwałość działania. Aby sprostać tym wyzwaniom, zespół badawczy pod kierownictwem Yu Yanga z Narodowego Uniwersytetu Technologii Obronnych opracował innowacyjną optyczną mikrostrukturę – skórę OMAS (Optical Microfiber Array Skin). Jej działanie wzorowane jest na receptorach dotykowych znajdujących się w ludzkiej skórze, a dzięki zastosowaniu czterokierunkowej mikro- i nanostruktury, OMAS skutecznie imituje sensoryczne funkcje ludzkich opuszków palców. Połączenie tej technologii z modułem inteligentnego przetwarzania sygnałów oraz algorytmami uczenia maszynowego, takimi jak w pełni połączona sieć neuronowa (FCNN), pozwoliło na jeszcze lepsze odwzorowanie ludzkiej percepcji.
Wielofotonowa bioniczna skóra może stać się kluczowym elementem przyszłych technologii, umożliwiając robotom oraz urządzeniom interaktywnym precyzyjne rozpoznawanie otaczającego ich świata poprzez dotyk. Ta innowacja stanowi krok milowy w rozwoju sztucznej percepcji, zbliżając maszyny do zdolności ludzkiego układu nerwowego i otwierając drogę do nowych możliwości w dziedzinie inteligentnych interakcji.
Ludzka skóra dłoni posiada ponad 20 tysięcy receptorów dotykowych, które różnią się głębokością osadzenia, progiem aktywacji oraz sposobem odbierania sygnałów. Dzięki synergii pomiędzy nimi możliwe jest precyzyjne rozpoznawanie przedmiotów na podstawie ich struktury, kształtu czy tekstury. Mózg, przetwarzając zebrane impulsy dotykowe, rekonstruuje obraz obiektu w umyśle człowieka, umożliwiając wirtualną wizualizację cech dotykowych. Naukowcy inspirowani tym mechanizmem zaprojektowali sensory dotykowe naśladujące ludzką skórę, które wcześniej były oparte głównie na zasadach elektrycznych, takich jak rezystancja, efekt piezoelektryczny oraz tarcie. Pomimo ich skuteczności, sensory te borykają się z szeregiem problemów, takich jak podatność na zakłócenia elektromagnetyczne, korozja czy wolny czas reakcji.
