Ett nytt syntetiskt material som skapar ett länkat sensoriskt nätverk som liknar ett biologiskt nervsystem skulle kunna göra det möjligt för mjuka robotar att känna av hur de interagerar med sin omgivning och anpassa sina handlingar därefter.

Det töjbara optiska spetsmaterialet utvecklades av Ph.D. student Patricia Xu genom Organics Robotics Lab vid Cornell University.

"Vi vill ha ett sätt att mäta spänningar och töjningar för mycket deformerbara föremål, och vi vill göra det med själva hårdvaran, inte syn, " sa labbchefen Rob Shepherd, docent i maskin- och rymdteknik och tidningens seniorförfattare. "Ett bra sätt att tänka på det är ur ett biologiskt perspektiv. En blind person kan fortfarande känna eftersom de har sensorer i fingrarna som deformeras när fingret deformeras. Robotar har inte det just nu."

Shepherds lab skapade tidigare sensoriska skum som använde optiska fibrer för att upptäcka sådana deformationer. För det optiska spetsprojektet, Xu använde en flexibel, porös gallerstruktur tillverkad av 3-D-tryckt polyuretan. Hon trädde dess kärna med töjbara optiska fibrer som innehöll mer än ett dussin mekanosensorer och fäste sedan en LED-lampa för att lysa upp fibern.

När hon tryckte på gallerstrukturen vid olika punkter, sensorerna kunde lokalisera förändringar i fotonflödet.

"När strukturen deformeras, du har kontakt mellan ingångs- och utgångsledningarna, och ljuset hoppar in i dessa utgångsslingor i strukturen, så att du kan se var kontakten sker, " Sa Xu. "Intensiteten av detta bestämmer intensiteten av själva deformationen."

Den optiska spetsen skulle inte användas som hudbeläggning för robotar, Shepherd sa, men skulle vara mer som själva köttet. Robotar utrustade med materialet skulle vara bättre lämpade för sjukvårdsindustrin, särskilt vård i början av livet och slutet av livet, och tillverkning.

Även om den optiska spetsen inte har lika mycket känslighet som en mänsklig fingertopp, som är fullproppad med nervreceptorer, materialet är mer känsligt för beröring än den mänskliga ryggen. Materialet är tvättbart, för, vilket leder till en annan applikation:Shepherd's lab har lanserat ett startup-företag för att kommersialisera Xus sensorer för att göra plagg som kan mäta en persons form och rörelser för förstärkt verklighetsträning.

Pappret, "Optisk spets för syntetiska afferenta neurala nätverk, " publicerades 11 september i Vetenskapsrobotik .