Китайські інженери використали різні електронні властивості матеріалів, як-то дерева, скла чи пластику, щоб допомогти робопальцю їх розрізняти. Зчитування цієї інформації, тобто саме відчуття дотику, забезпечує трибоелектричний ефект та нейромережа, яка за відчутим на дотик підказує, що саме трапилося в руки роботу. Точність розпізнавання перевищує 90 відсотків, а такий «розумний палець» допоможе надати відчуття дотику не лише роботам, а і протезам, пишуть вчені у Science Advances.
Штучному пальцю достатньо всього дотику, щоб впізнати, наприклад, скло. Xuecheng Qu et al. / Science Advances, 2022
Дослідники Пекінського інституту наноенергетики та наносистем навчили робопалець впізнавати різні матеріали на дотик. Із точністю у 96,8 відсотка робот класифікував 12 матеріалів, серед яких була деревина, скло, акрил та різні види пластику. А з точністю у 96,5 відсотка він може уточнити їхню шорсткість. Відчуття дотику забезпечив трибоелектричний ефект, а розпізнавання — нейромережа. Торкаючись різних поверхонь, масив трибоелектрогенераторів у подушечках пальця, отримував інформацію про матеріал завдяки перетворенню енергії від тертя на електричний заряд.
Це трибоелектрогенератор, який складається з політетрафторетилену як контактного шару (також дослідники випробовували поліамід, полістирол і оліетилентерефталат), а також шар алюмінію як електрод. Xuecheng Qu et al. / Science Advances, 2022
І оскільки різні матеріали по-різному приймають і передають електрони, при контакті з ними трибоелектрогенератора, він фіксуватиме різні амплітуди і форми генерованих сигналів. А за допомогою машинного навчання цей зворотний зв'язок можна використати для ідентифікації різних матеріалів. А щоб бути більш точними, інженери використали для свого робопальця чотири різні трибоелектрогенератори, які складаються з різних матеріалів.
Трибоелектричний ефект часто використовують не лише для сенсорів, а і для живлення невеликих девайсів, як-то годинників, пульсометрів або іграшок. Наприклад, ми розповідали про модифіковану деревину, яку перетворили на частину трибоелектрогенератора. Тепер крокуючи такою підлогою, можна вмикнути, наприклад, лампу. Такий самий рюкзак, який може збирати енергію під час ходьби, зарядить телефон, а подушка з використанням трибоелектричного ефекту постежить за якістю сну.