Un team di ricercatori ha sviluppato un sensore tattile artificiale che imita la capacità della pelle umana di rilevare le informazioni sulla superficie, come forme, modelli e strutture. Questo potrebbe essere un passo avanti verso la realizzazione di dispositivi elettronici e robot in grado di percepire sensazioni come ruvidità e levigatezza.
"Imitare i sensi umani è una delle aree più popolari dell'ingegneria, ma il senso del tatto è notoriamente difficile da replicare, "dice Kwonsik Shin, ingegnere del Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) in Corea e autore principale dello studio pubblicato su Transazioni IEEE/ASME sulla meccatronica .
Non solo gli esseri umani percepiscono simultaneamente molteplici caratteristiche del loro ambiente, come pressione, temperatura, vibrazione, tensione e forza di taglio, ma rileviamo anche parametri psicologici come ruvidità, morbidezza, durezza e dolore. Rilevare precise informazioni di superficie è un primo passo cruciale verso la replica delle sensazioni psicologiche del tatto.
Per affrontare questa sfida, I ricercatori DGIST hanno collaborato con i colleghi di ASML Corea, Università di Dongguk-Seoul, Sungkyunkwan University e l'Università di Oxford. Hanno sviluppato un dispositivo in grado di misurare le trame della superficie con elevata precisione. Il sensore è realizzato con materiali piezoelettrici, materiali altamente sensibili che possono generare energia elettrica in risposta allo stress applicato. Questi materiali hanno proprietà simili alla pelle.
Il nuovo sensore presenta diversi vantaggi rispetto ai sensori artificiali esistenti. Primo, può rilevare i segnali sia attraverso il tocco che lo scorrimento. Questo imita i due modi in cui gli esseri umani percepiscono le caratteristiche della superficie:toccandolo o passandoci sopra le dita. La maggior parte dei sensori artificiali utilizza un unico metodo. Secondo, è costituito da una serie di più recettori, il che significa che la velocità di scorrimento può essere calcolata utilizzando l'intervallo di tempo tra due segnali recettori e la distanza tra loro. La maggior parte delle dita dei robot usa un singolo recettore, richiedendo un tachimetro esterno.
I ricercatori hanno testato il loro sensore premendo dei timbri a forma di quadrato, triangolo o cupola contro la superficie del sensore. Hanno anche aggiunto materiale morbido al sensore per vedere se poteva misurare la profondità, percependo così in tre dimensioni. Il sensore produceva tensioni diverse a seconda della forma del timbro. I risultati mostrano che il sensore ha un'elevata risoluzione spaziale e può rappresentare le caratteristiche della superficie di determinati oggetti, come la larghezza e il passo, con elevata precisione. Però, attualmente, il sensore non è in grado di distinguere perfettamente le forme in 3-D.
Nel futuro, il sensore potrebbe essere incorporato in dispositivi elettronici, come robot o smartphone, per migliorare la loro capacità di rilevare le strutture superficiali.
