Bir grup araştırmacı insan cildinin; şekil, desen ve yapı gibi yüzey bilgilerini tespit etme yeteneğini taklit eden, yapay bir dokunma sensörü geliştirdi. Bu, pürüzlülük ve pürüzsüzlük gibi duyumları algılayabilen elektronik cihazlar ve robotlar yapmak için bir adım daha atıldığı anlamına gelmektedir.
Kore Daegu Gyeongbuk Bilim ve Teknoloji Enstitüsü(DGIST)’nde mühendis olan Kwonsik Shin; “İnsan duyularını taklit etmek, en popüler mühendislik alanlarından biridir, ancak dokunma duyusunun çoğunun kopyalanması zordur.”
İnsanlar aynı zamanda; basınç, sıcaklık, titreşim, gerginlik ve kesme şiddeti gibi ortamlarının çoklu özelliklerini aynı anda algılamakla kalmaz, ayrıca pürüzlülük, pürüzsüzlük, sertlik ve ağrı gibi psikolojik parametreleri de tespit eder. Hassas yüzey bilgisini tespit etmek, dokunma ile ilgili psikolojik hisleri çoğaltmak için çok önemli bir ilk adımdır.
Bu sorunu çözmek için, DGIST araştırmacıları, ASML Kore, Dongguk Üniversitesi-Seul, Sungkyunkwan Üniversitesi ve Oxford Üniversitesi’nden araştırmacılar bir araya geldi. Yüksek doğrulukta yüzey dokularını ölçebilen bir cihaz geliştirdiler. Sensör, piezoelektrik* malzemelerden uygulanan strese bir cevap olarak elektrik gücü üretebilen, yüksek derecede hassas malzemelerden yapılır. Bu materyaller; cilde benzer özelliklere sahiptir.
Yeni sensörün; mevcut yapay sensörlere göre çeşitli avantajları vardır. İlk olarak, hem dokunmatik hem de değişken sinyalleri algılayabilir. Bu, insanların yüzey özelliklerini algılayabilmesinin iki yolunu taklit eder: onu araştırarak veya parmaklarımızı çalıştırarak… Çoğu yapay sensör tek bir yöntem kullanır. İkincisi, bir dizi çoklu reseptörden oluşur, yani değişme hızı iki reseptör sinyali arasındaki zaman aralığı ve bunlar arasındaki mesafe kullanılarak hesaplanabilir. Çoğu robot parmak, harici bir hızölçeri gerektiren tek bir reseptör kullanır.
Araştırmacılar, sensör yüzeyine karşı bir kare, üçgen veya kubbe şeklindeki damgaları basarak, sensörlerini test ettiler. Ayrıca derinliği ölçüp ölçemeyeceğini görmek için sensöre yumuşak malzeme eklediler, böylece üç boyutta algılıyorlardı. Sensör, pulun şekline bağlı olarak farklı voltajlar üretmiştir. Sonuçlar, sensörün yüksek uzaysal çözünürlüğe sahip olduğunu ve genişlik ve zift gibi belirli nesnelerin yüzey özelliklerini yüksek doğrulukla temsil edebileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, şu anda, sensör 3D olarak mükemmel şekilleri ayırt edemez.
Gelecekte, sensör, yüzey dokularını algılama yeteneklerini geliştirmek için robotlar veya akıllı telefonlar gibi elektronik cihazlara dahil edilebilir…
*Piezoelektrik:Piezo kelimesi, Yunanca’dan türetilmiştir; “sıkıştırmak, basınç uygulamak” anlamlarına gelmektedir. Piezoelektrik özelliği, (özellikle kristaller ve belirli kristaller; kemik gibi) bazı malzemelere uygulanan mekanik basınç sonucunda, malzemenin elektrik alan ya da elektrik potansiyel değiştirme yeteneğidir. Bu etki, malzemenin içindeki polarizasyon yoğunluğundaki değişmeyle doğrudan alakalıdır. Eğer malzeme kısa devre değilse, uygulanan stress malzemede bir voltaj meydana getirir. Piezoelektrik malzemeler terslenebilirdir; yani “direk piezoelektrik etki” sergileyen (stress uygulandığında elektrik potansiyel üreten) malzemeler, ters piezoelektirk etki (uygulanan elektrik alan sonucunda stress-strain üretimi) de gösterirler. Örneğin, kurşun zirkonat titanat kristalleri, orijinal boyutundan %0,1 oranına kadar şekil değiştirebilirler. Bu etkinin “sesin oluşturulması ve algılanması”, “yüksek voltajlar oluşturulması”, “elektronik frekans yaratılması”, “mikrobalans”, ve “optik çevrimcilerin aşırı ince odaklanması” gibi kullanışlı uygulamaları vardır. Aynı zamanda atomik çözünme sonucunda bilimsel birçok tekniğin (taramalı prop mikroskoplar olan STM, AFM, MTA, SNOM gibi) temelini oluşturmakla birlikte, günlük kullanımda ateşleyici olarak çakmaklarda ve barbekülerde kullanılmaktadır.
