Интернациональная команда ученых из Китая и США сделала большой шаг вперед в направлении снабжения роботов и других устройств будущего чувством адаптивного осязания, что позволит этим роботам ощущать окружающий мир подобно человеку. Их новый экспериментальный датчик прикосновения, построенный на базе матрицы специальных транзисторов, позволяет преобразовывать давление прикосновений в электрический сигнал, а его чувствительность находится в том же диапазоне, в котором воспринимают ощущение прикосновения кончики человеческих пальцев.

Основой нового датчика является матрица из 8 тысяч транзисторов, связанных в единое целое с помощью вертикальных нанопроводников из окиси цинка, из известного пьезоэлектрического материала. Каждый из транзисторов матрицы может стать независимым источником электрического сигнала, который изменяется в зависимости от механического напряжения, которому подвергается конструкция ячейки матрицы. Реагирующие на давление транзисторы, которые ученые назвали такселями (taxels), за счет своей структуры имеют высокую чувствительность, сопоставимую с чувствительностью нервных окончаний человеческих пальцев.

"Любое механическое движение, такое, как движение рук и пальцев робота, с помощью наших датчиков может быть переведено в вид электрических сигналов" - рассказывает профессор Жонг Лин Ван (Zhong Lin Wang), возглавлявший исследовательскую группу в Технологическом институте штата Джорджия, - "Такие возможности новых датчиков прикосновения могут сделать искусственное покрытие будущих роботов более "умным", максимально приблизив его к возможностям человеческой кожи, которая способна ощущать прикосновения по всей ее поверхности".

В отличие от других технологий измерения прикосновений, основанных на изменениях электрического сопротивления или электрической емкости чувствительного покрытия, устройство, разработанное исследователями из Джорджии, работает за счет изменения полупроводниковой полярности, что достигается за счет использования пьезоэлектрических материалов, окиси цинка. Электрические заряды, скапливающиеся в объеме пьезоэлектрических нанопроводников, служат в качестве управляющих сигналов для транзисторов, которые начинают открываться и пропускать через себя электрический ток, сила которого зависит от силы механического напряжения. Такая технология будет работать только при использовании материалов, обладающих одновременно полупроводниковыми и пьезоэлектрическими свойствами, именно такими совмещенными свойствами обладают нанопроводники и тонкие пленки из некоторых материалов.

"Это совершенно новая технология определения места касания и его силы, и ее можно будет использовать для управления электронными устройствами более эффективно, нежели все существующие технологии" - добавляет профессор Жонг Лин Ван, - "Тонкопленочные датчик прикосновения могут быть использованы в самых различных областях, включая робототехнику, проектирование и изготовление крошечных микроэлектромеханических устройств MEMS, в человеко-машинных интерфейсах следующих поколений и в любых других областях, где в качестве исходного сигнала используется очень слабая механическая деформация".