Giderek daha sofistike hale gelen dokunsal sensör teknolojileri, robotik sistemlerden sanal gerçekliğe, akıllı protezlerden güvenlik sistemlerine kadar geniş bir yelpazede teknolojik sıçrama yaratıyor. Özellikle çok modlu dokunsal sensörler, basınç, doku ve malzeme türü gibi farklı türden dokunsal verileri algılayarak insan dokunma duyusunu yapay biçimde çoğaltma potansiyeli taşıyor.
Elektronik mühendislerinin son yıllarda geliştirdiği çeşitli hassas sensörlere rağmen, uygulanan kuvvetlerin yönü ve büyüklüğünü aynı anda ve doğru biçimde algılayabilen sistemlerin geliştirilmesi hâlâ zorluk barındırıyor. Ayrıca, nesne ve yüzeylerin hangi malzemeden yapıldığını ayırt edebilme yetisi, çoğu mevcut sensörde sınırlı.
PARMAK UCUNDAN İLHAM
Bu zorluklara çözüm üretmeyi hedefleyen Çin Bilimler Akademisi’nden araştırmacılar, insan parmak ucunun yapısından esinlenerek yeni bir çok modlu dokunsal sensör geliştirdi. Advanced Materials dergisinde yayımlanan çalışmada tanıtılan sensör, yalnızca kuvvetin yönünü algılamakla kalmıyor, aynı zamanda 12 farklı malzemeyi de yüksek doğrulukla ayırt edebiliyor.
Araştırmanın başyazarı Chengcheng Han ve ekibi, "Çok modlu dokunsal algı, insan-bilgisayar etkileşimini ileri taşımak için kritik önemde. Ancak gerçek zamanlı, çok boyutlu kuvvet algılama ve malzeme tanıma hâlâ büyük bir mühendislik sorunu" ifadelerine yer verdi.
İKİ KATMANLI YAPI
Sensörün tasarımı, parmak ucuna benzer şekilde iki temel yapıdan oluşuyor. Dış katman, malzemeleri tanımaya yönelik elektrotlar içerirken; iç katman, yönlü kuvvetleri algılayan mikro iğne dizileri ve silikon çıkıntılarla donatılmış. Silikon kabuğun yüzeyi iletken gümüş macunla kaplanmış, iç iskelet ise polilaktik asitten yapılmış ve beş ayrı gümüş elektrotla desteklenmiş durumda. Bu yapı sayesinde, dış ve iç yapıların yerel teması sayesinde beş farklı elektrottan gelen sinyaller üzerinden kuvvetin yönü ve büyüklüğü anlık olarak algılanabiliyor.
GERÇEK DÜNYA TESTİ BAŞARILI
Sensör, ilk olarak simülasyon ortamlarında ardından da gerçek dünya testlerinde değerlendirildi. Farklı yönlerde ve şiddetlerde uygulanan kuvvetlerde sensörün yüksek performans gösterdiği gözlemlendi. Aynı zamanda sensörün malzeme tanıma yeteneği de öne çıktı. Araştırmacılar, sensörü bir robot eline entegre ederek akıllı sıralama uygulamaları üzerinde test etti. LabVIEW ve Jupyter platformlarında yapılan veri analizlerinde, sensör 12 farklı malzemeyi yüzde 98,33 doğruluk oranıyla tanımladı.
ROBOTİK VE SAĞLIKTA YENİ UFUKLAR
Araştırmacılar, bu yeni teknolojinin özellikle insansı robotlar, ileri düzey protez sistemleri ve insan-bilgisayar etkileşimini geliştirmeye yönelik uygulamalarda çığır açabileceğini belirtiyor. Gelecekte bu sensörün daha geniş bir malzeme yelpazesini tanıyacak şekilde geliştirilmesi ve daha fazla dokunsal bilgi türünü algılayabilmesi planlanıyor.
Çalışmada yer alan ekip, "FTS adlı bu sensörle, robotik ele entegre edildiğinde gerçek zamanlı, yüksek hassasiyetli kuvvet algılama ve malzeme tanıma sağlanabiliyor. Bu teknoloji, akıllı robotik sistemlerin dokunsal algı kabiliyetlerini insan seviyesine yaklaştırmak için umut vadediyor" değerlendirmesinde bulundu.
