Nuovi sensori elettronici daranno ai robot una sensibilità “umana”

sensori pelle

Un sensore elettronico flessibile costruito incastrando dei peli è in grado di rilevare i delicati passi di una coccinella e di distinguere tra flessione e torsione, proprio come fa la pelle umana. Può anche essere anche fissato al polso e utilizzato come cardiofrequenzimetro.

Il design del sensore è ispirato ai movimenti delle ali dei coleotteri - spiega Kahp-Yang Suh, ingegnere alla Seoul National University - Quando i coleotteri sono a riposo, una fila di peli delle loro ali si allineano sul corpo con un tipo di attrazione statica chiamata forza di Van Der Waals”.

Nei sensori ideati da Suh, i “peli” sono dei fogli di fibre di polimeri di 100 nanometri di diametro, lunghi un micrometro e rivestiti con il metallo per renderli conduttivi. Quando i fogli sono allineati a sandwich, i nanopeli si attraggono l'un l'altro e si assestano, proprio come i peli dei coleotteri. Il dispositivo viene poi cablato in modo da potergli applicare la corrente elettrica e coperto da uno strato di polimeri morbidi di protezione. Quando il foglio del sensore viene premuto, ritorto o spazzolato, i viscosi peli rivestiti di metallo cambiano posizione, provocando cambiamenti nella resistenza elettrica del sensore.

Il sensore è sensibile a pressioni di soli 5 pascal, più lievi del più leggero dei tocchi. Analizzando come la resistenza cambia in seguito ad una sollecitazione meccanica e come poi recupera quando la sollecitazione viene rimossa, Suh ed i suoi colleghi hanno distinto tre tipi di sollecitazioni: la pressione, che va direttamente sul sensore; la flessione, una sorta di lieve attrito lungo la superficie, e la torsione, cioè un movimento rotatorio.

Siamo in grado di separare questi tre segnali”, ha detto Suh. La pelle umana è in grado di distinguere tra questi tipi di tensione, ma la maggior parte dei sensori artificiali non ci riesce. “È difficile sentire la flessione e la torsione”, spiega Zhenan Bao, scienziato dei materiali alla Stanford University di Palo Alto, che sta sviluppando altri sensori di deformazione flessibile. Generalmente i sensori rilevano solo la forza totale applicata, senza dire nulla sulla sua direzione.

I metodi per decifrare il tipo di tensione dalle rilevazioni dei sensori di Shu richiederanno del lavoro - ha aggiunto Bao - ma ottenere da un sensore flessibile informazioni di questo tipo è un fatto unico”. “Dei sensori tattili così delicati sarebbero molto utili per i robot progettati per interagire con le persone”, afferma Matei Ciocarlie, scienziato della Willow Garage, una società di robotica di Menlo Park (California). Le telecamere forniscono un sacco di informazioni sull'ambiente, ma a volte si bloccano e ricevono un sovraccarico di informazioni. I sensori tattili, invece, raccolgono dati solo nei punti di contatto, perciò non corrono il rischio di bloccarsi.

Lo studio è stato pubblicato su Nature.

Antonino Neri

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