Corey Zheng/Georgia Institute of Technology
Американские исследователи из Технологического института Джорджии создали мягкий роботизированный глаз, способный автоматически фокусироваться под воздействием света без внешнего источника питания.
Эта линза достаточно чувствительна, чтобы различать волоски на лапках муравья или крошечные частицы зерна. Разработка открывает путь к созданию мягких роботов с мощной системой зрения без необходимости дополнительного источника питания. Мягкая робототехника должна получить применение в носимых устройствах и автономных устройствах, способных работать на неровных поверхностях в опасных зонах.
«Традиционные роботы с электрическим приводом используют жесткие датчики и электронные компоненты для восприятия окружающего мира. Но если вы ищете более мягких, более податливых роботов, которые, возможно, не используют электричество, то вам придется подумать о том, как вы собираетесь осуществлять сенсорную обработку с помощью этих роботов», — отмечает первый автор исследования, доктор Кори Чжэн с кафедры биомедицинской инженерии.
Линзу изготовили из гидрогеля с полимерным каркасом, способным удерживать и выделять воду. Это позволяет материалу быстро переходить от мягкого в более твёрдое состояние. Гидрогель реагирует на тепло, выделяя воду и сжимаясь при нагреве, а также поглощая воду и разбухая при охлаждении.
Исследователи изготовили кольцо из гидрогеля вокруг линзы из кремниевого полимера. Конструкцию, подобную человеческому глазу, поместили в больший каркас. Кори Чжэн отмечает, что механика устройства аналогична конфигурации человеческого глаза.
В гидрогель добавлены крошечные частицы оксида графена, которые имеют темный цвет и поглощают свет. Когда свет с интенсивностью, аналогичной солнечному, попадает на оксид графена, частицы нагреваются и нагревают гидрогель. Он сжимается и растягивается, подтягивая линзу к себе и фокусируя ее.
При удалении источника света гидрогель набухает, ослабляя натяжение линзы. Материал реагирует на свет во всем видимом спектре. Кроме этого разработчики обнаружили, что линзу можно использовать вместо традиционной стеклянной в оптических микроскопах. Например, эта линза может визуализировать 4-мкм зазор между когтями клеща, различить 5-мкм нити грибка и обнаружить 9-мкм щетину на лапке муравья.
Как отмечает Кори Чжен, сейчас линзу интегрируют в микрофлюидную систему клапанов, изготовленных из того же чувствительного гидрогеля. Это означает, что свет, используемый для создания изображения, может также быть источником питания для интеллектуальной автономной системы камер.
Благодаря адаптации гидрогеля, эта линза способна видеть недоступное человеческому глазу. Например, она может имитировать разрешение вертикально расположенного глаза кошки, обнаруживать замаскированные объекты или копировать необычную W-образную сетчатку каракатицы, которая позволяет ей видеть цвета, недоступные человеку.
Результаты опубликованы в журнале Science Robotics
Источник: LiveScience
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.