Вчені створили датчики тиску за зразком органів чуття скорпіонів

Датчики тиску — ключові елементи у медицині, промисловості, робототехніці та системах «людина-машина».

Джерело: techxplore.com

Найпоширеніші нині кремнієві п’єзорезистивні сенсори мають серйозне обмеження: вони не можуть бути одночасно надчутливими й ефективними у широкому діапазоні тисків. Тож розробникам доводиться обирати одне з двох.

Урок від скорпіонів

Проте еволюція вирішила це завдання мільйони років тому. Скорпіони мають унікальні сенсорні системи: крихітні волоски-трихоботрії, які реагують на найслабші коливання повітря, та щілиноподібні сенсили на панцирі, що сприймають механічний тиск.

Команда під керівництвом Пінкуна Вана з Університету Цзілінь (Китай) відтворила ці механізми у штучному варіанті. Вони створили мікроскопічні «пастки напружень», що імітують сенсили, та блоки для придушення вигинів, які працюють подібно до волосків.

Коли конструкцію розмістили на комп’ютерному чипі, «пастки напружень» значно підвищили чутливість сенсора, а придушувачі вигинів забезпечили точність вимірів.

Роботи з чуттям

Щоб перевірити ідею, датчики інтегрували у шестиногих роботів і поєднали з нейромережею. В результаті машини отримали здатність відчувати зміни тиску повітря, подібно до скорпіонів.

У випробуваннях «скорпіон-боти» миттєво відскакували від великих картонних коробок, сприймаючи їх як «хижаків», і прямували до менших, які ідентифікували як «здобич». Це довело, що датчики можуть забезпечити швидку реакцію навіть без використання камер чи лазерних сенсорів. ** Перспективи технології**

Автори роботи наголошують: їхній підхід відкриває шлях до створення сенсорів нового покоління, які можна застосовувати не лише у робототехніці, а й у медицині.

Такі пристрої можуть стати основою для високоточних систем моніторингу здоров’я, зокрема для виявлення дуже слабкого серцебиття чи пульсу. А для роботів це означає кращу навігацію у темряві, задимлених чи запилених умовах, де традиційні камери втрачають ефективність.

«Ця робота підкреслює потенціал використання принципів, підказаних живою природою, для підвищення чутливості сенсорів», — пишуть дослідники.

Таким чином, біоміметичні сенсори, натхненні скорпіонами, наближають створення більш інтуїтивних та адаптивних роботів, які відчувають світ майже так, як живі істоти.