Нов сензор открива приближаващите се обекти по електрическото поле

Способността за усещане на присъствие, без да се виждат или докосват предметите, е присъща на много живи същества на планетата. Рибите от семейство Мормирови откриват плячката си в мътна вода, като генерират собствено електрическо поле. Инженери от Хонконг са разработили подобна, но изкуствена сензорна система за роботи и интелигентни протези на бъдещето, която ще допълва други машинни начини за усещане.

„Разработихме нова стратегия за 3D позициониране на движението за електронна кожа, вдъхновена от „електрическите риби“, – казва Ю Синхе от Градския университет в Хонконг, ръководител на изследователския екип. Статията, описваща сензорното устройство, е публикувана в списание Nature.

Единият слой на сензора действа като предавател, генерирайки електрическо поле, което излиза извън повърхността на устройството. Другият служи като приемник, който разпознава посоката и разстоянието до обекта. Това позволява на сензора да определи местоположението на обекта в триизмерното пространство. Електродният слой се състои от биогел, отпечатан от двете страни на изолационен материал, изработен от полидиметилсилоксан. Способността му да приема и предава електрическите сигнали се дължи на неговите микроканали.

Резултатът е тънък, гъвкав, мек, прозрачен и еластичен сензор, подходящ за използване във всяка среда, където се изискват неправилни форми, например върху човешкото тяло.

Когато даден обект навлезе в обхвата на сензора, електрическото поле около него се нарушава и устройството отчита това. Нивото на промяна в сигнала показва разстоянието до целта. Използвайки масив от няколко сензора, системата определя позицията на целта в трите измерения. Прототипът е в състояние да открие обект във въздушна среда на разстояние до 10 cm. Във водна среда разстоянието се увеличава до 1 метър, съобщава Spectrum.

Сензорът има и отделен контролер, свързан чрез сребърен или меден проводник. Той изпълнява няколко функции: привежда устройството в работен режим, приема сигналите от сензора и ги преобразува от аналогови в цифрови. След това тези данни се подават към микропроцесор, който изчислява целевата позиция и изпраща информацията чрез Bluetooth към смартфон. Захранването се осигурява от литиево-йонна батерия с безжично индукционно зареждане. Контролерът е по-малко гъвкав и прозрачен от самия сензор, но е покрит с водоустойчива и биосъвместима обвивка.

Системата е най-ефективна при откриването на обекти с диаметър около 8 mm. При обекти с размери под 4 mm точността спада, а по-големите обекти изискват твърде дълго време за реакция. Ако обектът се намира зад плат или лист хартия, точността на откриване не се влияе. Други материали могат да намалят ефективността на сензора, както и електромагнитните смущения и колебанията на влажността. Това е един нов интересен подход, който разкрива редица интересни възможности.