Исследователи из Технологического института Джорджии создали уникальное мягкое роботизированное глаз, способное автофокусироваться под воздействием света без необходимости подключения к внешнему источнику питания. Эта инновация может стать прорывом для мягкой робототехники, обеспечивая автономную работу роботизированных систем в условиях, где традиционная электроника неэффективна.
Об этом сообщает ProIT
Особенности конструкции и принцип работы нового глаза
Разработанная линза демонстрирует чрезвычайную чувствительность: она позволяет различать мельчайшие детали, например, волоски на лапках муравья или крошечные частицы зерна. Такая точность открывает перспективы для использования устройства в носимых гаджетах, автономных роботах и технологиях, предназначенных для работы в сложных или опасных средах.
Линза изготовлена из гидрогеля, укрепленного полимерным каркасом. Этот материал способен быстро изменять свои свойства: при нагревании он выделяет воду и сжимается, становясь более твердым, а при охлаждении впитывает воду и разбухает. Исследователи добавили в гидрогель наночастицы оксида графена, которые поглощают свет, нагреваются и запускают изменение формы линзы.
“Традиционные роботы с электрическим приводом используют жесткие датчики и электронные компоненты для восприятия окружающего мира. Но если вы ищете более мягких, податливых роботов, которые, возможно, не используют электричество, вам придется подумать о том, как вы собираетесь осуществлять сенсорную обработку с помощью этих роботов”, — отмечает первый автор исследования, доктор Кори Чжэн с кафедры биомедицинской инженерии.
Применение и возможности мягкой линзы
Гидрогелевое кольцо расположено вокруг линзы из силиконового полимера, а вся конструкция имитирует человеческое глаз. Благодаря этому устройство можно встраивать в различные оптические системы, включая микроскопы. В эксперименте ученые доказали, что линза может визуализировать чрезвычайно малое пространство — например, 4-микрометровый зазор между когтями клеща, различать 5-микрометровые нити гриба или 9-микрометровую щетину муравья.
Линза реагирует на свет во всем видимом спектре — при удалении источника освещения гидрогель набухает, ослабляя натяжение линзы. Технология уже интегрируется в микрофлюидные системы из того же гидрогеля, что позволяет использовать свет не только для создания изображения, но и для питания автономных интеллектуальных камер.
Благодаря адаптивности гидрогеля, разработанная линза способна видеть то, что недоступно человеческому глазу. Она может имитировать строение глаза кошки или копировать W-образную сетчатку каракатицы, что обеспечивает распознавание цветов за пределами возможностей человека. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Robotics.
