Găng tay cảm biến sợi quang

Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Cornell đã phát triển một thiết bị cảm biến bàn tay mới gắn các robot nhỏ, có thể co giãn, sử dụng ánh sáng để theo dõi và ghi nhận các chuyển động phức tạp của tay.

Năm 2016, Phòng Thí nghiệm robot hữu cơ của Robert Shepherd phát triển một robot mềm có độ nhạy cảm ứng bằng phương pháp sử dụng các ống dẫn sóng quang học có thể co giãn. Công nghệ này lấy cảm hứng từ "cảm biến... được tích hợp trong cơ thể" con người. Vào thời điểm đó, nhóm nghiên cứu không thể xác định vị trí của xúc giác đến từ đâu.

Bằng cách theo dõi những thay đổi về màu sắc và cường độ, các robot phân biệt chính xác những chuyển động kích thích như uốn cong, kéo căng và ấn cục bộ thời gian thực. Điều này có thể làm thay đổi tương lai của những bộ phận giả như chân tay có được cảm giác thực tế hơn.

Hedan Bai giải thích, những loại cảm biến co giãn trước đây không thể phân biệt được sự khác biệt giữa những thông tin đầu ra như chuyển động của ngón tay so với áp lực trên lòng bàn tay. Cần có những thuật toán Máy học để những vật liệu trở nên hữu ích trong y sinh.

Để giải quyết những hạn chế kỹ thuật, nhóm nghiên cứu đã kết hợp hệ thống cảm biến ánh sáng từ DFOS với thiết bị điện tử co dãn và robot mềm, chế tạo một chiếc găng tay cảm biến. Găng tay này có những sợi quang đàn hồi lõi kép đo chuyển động đồng thời có các vùng nhuộm màu có hoa văn. Cả hai lõi của sợi quang có chip cảm biến màu đỏ-xanh lá-xanh lam.

Nhóm nghiên cứu Cornell trong Phòng Thí nghiệm Robot hữu cơ thiết kế một chiếc găng tay in 3D được lót bằng các cảm biến sợi quang có thể co giãn sử dụng ánh sáng, có thể phát hiện những biến dạng thời gian thực.

Đo cường độ ánh sáng theo màu sắc cho phép nhóm khoa học thực hiện các phép đo chính xác những chuyển động khác nhau mà không cần sử dụng các thuật toán máy học.

Găng tay in 3D do nhóm khoa học phát triển có chứa một đường dẫn ánh sáng có thể co giãn cho các sợi cảm biến đa phương thức (SLIMS) trên mỗi ngón tay để theo dõi chuyển động của người đeo. Shepherd giải thích rằng, công nghệ này giống như sử dụng thị giác để đo lường xúc giác.

Ánh sáng trắng đi qua lõi kép khi không có chuyển động. Khi một ngón tay di chuyển, găng tay sẽ sáng lên với những màu khác nhau cho biết vị trí và kiểu chuyển động. Sau đó, thông tin được gửi đến máy tính thông qua Bluetooth để tái tạo mô hình chuyển động thời gian thực.

Công nghệ này có thể được sử dụng trong y sinh học để đo lường các cường độ kích thích mà bệnh nhân cảm nhận thấy ở các cơ quan trên cơ thể.

Ngoài những ứng dụng trong y sinh học, nhóm cũng phát triển nghiên cứu theo hướng, những cảm biến SLIMS có thể được ứng dụng trong các hệ thống thực tế ảo và thực tế tăng cường (VR/AR).

Mặc dù AR và VR dựa trên trải nghiệm chuyển động, nhưng không có cảm ứng. Một ví dụ đơn giản của ứng dụng này là mô phỏng thực tế ảo AR không chỉ hướng dẫn người người sử dụng thiết bị đo được áp suất và chi tiết hóa những chuyển động cần thiết để giải quyết công việc.

Sau này, mô phỏng AR sẽ không chỉ hướng dẫn người mặc cách thay lốp mà còn có thể đo áp suất và chuyển động cần thiết để hoàn thành nhiệm vụ.

Nguồn: Khoa học & Đời sống