Miniaturní senzor velikosti rýže dává robotům nový smysl a zpřesňuje jemné operace

Vědci vyvinuli miniaturní optický senzor o velikosti pouhých 1,7 milimetru, tedy zhruba jako zrnko rýže. Tento senzor dokáže měřit síly a krouticí momenty ve všech směrech pomocí světla, namísto tradiční elektroniky.

Vědci vyvinuli miniaturní optický senzor o velikosti pouhých 1,7 milimetru, tedy zhruba jako zrnko rýže. Tento senzor dokáže měřit síly a krouticí momenty ve všech směrech pomocí světla, namísto tradiční elektroniky. Nová technologie by mohla zásadně změnit způsob, jakým robotické nástroje a lékařské přístroje „cítí“ dotyk, zejména v malých a citlivých prostředích.

Současné zobrazovací systémy sice poskytují jasný obraz, ale chybí jim informace o fyzické interakci, jako je síla nebo krouticí moment. Stávající silové senzory jsou často příliš objemné nebo složité pro miniaturní nástroje. Nový senzor umožňuje strojům detekovat kontakt, tlak, smyk a kroucení, což jim pomůže včas rozpoznat nebezpečný kontakt a přizpůsobit své akce v reálném čase. To je klíčové například v minimálně invazivní chirurgii, kde robotické systémy operují v extrémně stísněných prostorech, například uvnitř oka. Zpřesnění nástrojů a robotů může snížit riziko náhodného poškození během citlivých lékařských zákroků.

Senzor se skládá z optického vlákna s měkkou elastomerovou špičkou, která se při kontaktu s objektem mírně deformuje. I nepatrná deformace mění rozložení světla v optické dutině uvnitř špičky, čímž vzniká světelný vzor. Tento vzor je přenášen koherentním svazkem vláken do kamery, která jej zachytí jako obraz. Následně jsou data analyzována pomocí datově řízených metod k určení sil a krouticích momentů ve všech směrech. Na rozdíl od konvenčních miniaturních silových senzorů, které spoléhají na více snímacích prvků, tento senzor snímá celkový stav kontaktu v jediném kroku, což zjednodušuje konstrukci kompaktních nástrojů.

V rámci ověřovacích testů senzor úspěšně detekoval změny tuhosti a lokalizoval skryté struktury v modelech napodobujících nádor v tkáni. Dosáhl přesných a opakovatelných měření s nízkou hysterezí i za složitých podmínek zatížení a zůstal stabilní při změnách teploty nebo ohýbání sondy. Vědci nyní plánují zlepšit konzistenci výroby, snížit potřebu složité kalibrace a integrovat senzor do nástrojů a robotických systémů pro praktické použití. Před komercializací je nutný další vývoj k zajištění spolehlivého výkonu ve velkém měřítku a k zabalení systému do kompaktní, uživatelsky přívětivé formy pro lékařské a průmyslové prostředí.