Исследователи из Университета Тампере, расположенном на юге Финляндии, разработали первую в мире сенсорную панель soft touchpad, которая может определять силу, площадь и местоположение контакта без использования электричества.
Как известно, для сенсорных панелей традиционно требуются электронные датчики, но недавно разработанная сенсорная панель не нуждается в электричестве. Согласно опубликованному пресс-релизу Университета Тампере, для обнаружения исследователями предлагается использовать пневматические каналы, встроенные в устройство. Полностью изготовленное из мягкого силикона, устройство содержит 32 канала, которые адаптируются к прикосновениям, каждый шириной всего в несколько сотен микрометров. Помимо определения силы, площади и местоположения прикосновения, устройство достаточно точно распознает рукописные буквы на своей поверхности и даже может распознавать несколько одновременных прикосновений.
“Электронные датчики могут перестать функционировать в экстремальных условиях, например, в сильном магнитном поле. Поскольку сенсорная панель не является электрической, сильное магнитное поле не воздействует на нее, что делает ее идеальной для использования в таких устройствах, как аппараты магнитно-резонансной томографии”, - говорит доктор медицинских наук Вилма Лампинен из Университета Тампере.
Сенсорная технология, используемая в предлагаемой инновационной панели, позволяет, например, пневматическому роботу проводить биопсию во время сканирования пациента, если во время МРТ-сканирования обнаруживаются раковые опухоли. Сенсорная технология управляет этим роботом вместе с данными, получаемыми с помощью МРТ-изображений.
Пневматическое устройство также может использоваться при сильном излучении или в условиях, когда даже небольшая электрическая искра может вызвать серьезную опасность. Гибкость силиконового материала позволяет интегрировать датчики в приложения, где традиционная жесткая электроника не может быть использована. К ним относятся мягкие роботы, изготовленные из мягких резиноподобных материалов и, как правило, перемещающиеся с помощью пневматики. Добавляя данные, собранные датчиками к таким мягким, неэлектрическим устройствам, в будущем, по заключению исследователей, можно будет отображать местоположение, силу и площадь касания по всей поверхности устройства.
Как указывается, в дополнение к мягким роботам, использующим усовершенствованные протезы рук, было бы полезно добавить осязание. “Мягкие роботизированные руки можно было бы использовать для замены существующих протезов, например, на производственных линиях. Поскольку они мягкие, они безопаснее, легче и потенциально дешевле в производстве. Сенсорные датчики на руке также обеспечат более деликатный захват”, - говорит Вилма Лампинен из Университета Тампере.
Например, носимые устройства из мягких материалов также могут быть использованы в реабилитации в качестве вспомогательных средств для передвижения. Мягкость повышает комфорт при использовании по сравнению с аналогичными жесткими устройствами.
В будущем исследователи планируют внести ряд улучшений в сенсорную панель. В частности, они намереваются использовать пневматический мост Уитстона вместо делителя давления для измерения, чтобы сделать датчик более устойчивым к изменениям температуры и давления.
Уменьшение размеров каналов может улучшить разрешение сенсорной панели. Способность датчика определять местоположение прикосновения зависит от расстояния между каналами.
В настоящее время каналы изготавливаются путем заливки эластомеров в микроформы. Хорошо известно, что этот метод мягкой литографии позволяет создавать структуры размером всего в один микрон.
Однако, узким местом использования этой инновации пока является процесс мокрого склеивания: при небольших каналах тонкий слой клея, используемый для приклеивания открытых каналов к крышке, может привести к их закупориванию.
Как указывают исследователи, дальнейшая работа с предлагаемой неэлектрической сенсорной панелью будет направлена на изучение наилучшего подхода для достижения более совершенных возможностей мультитач-контроля: можно ли распознать два прикосновения без неопределенности в отношении того, к каким углам прикасаются, и сколько различных прикосновений можно распознать, используя пневматические подходы?