Maailman ensimmäinen sähkötön kosketuslevy vie anturiteknologian äärimmäisiin olosuhteisiin
Tampereen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet maailman ensimmäisen pehmeän kosketuslevyn, joka pystyy tunnistamaan kosketuksen voiman, pinta-alan ja painamiskohdan. Perinteisesti tähän on tarvittu sähköisiä antureita, mutta nyt kehitetty kosketuslevy ei tarvitse sähköä. Se hyödyntää tunnistuksessa siihen upotettuja pneumaattisia eli paineilmalla toimivia kanavia.
Yksinomaan pehmeästä silikonista valmistettu laite sisältää 32 kosketuksen vaikutuksesta mukautuvaa kanavaa, jotka ovat vain satoja mikrometrejä leveitä. Kosketuksen voiman, pinta-alan ja sijainnin lisäksi laitteen tarkkuus riittää tunnistamaan sen pinnalle käsin kirjoitetut kirjaimet ja jopa erottelemaan useamman samanaikaisen kosketuksen.
– Sähköiset anturit saattavat lakata toimimasta ääriolosuhteissa, kuten suuressa magneettikentässä. Koska kosketuslevy on sähkötön, voimakas magneettikenttä ei vaikuta siihen. Siksi se on ihanteellinen esimerkiksi magneettikuvauksessa käytettäviin laitteisiin, väitöskirjatutkija Vilma Lampinen sanoo.
Kosketuslevyssä hyödynnetty anturiteknologia mahdollistaa esimerkiksi sen, että jos magneettikuvauksessa löytyy syöpäkasvaimia, paineilmalla toimiva robotti voi ottaa koepalan samalla, kun potilas on kuvattavana. Anturiteknologia ohjaa tätä robottia yhdessä magneettikuvien tuottaman datan kanssa.
Pneumaattista laitetta on mahdollista käyttää myös voimakkaassa säteilyssä tai olosuhteissa, joissa pienikin kipinä voi aiheuttaa vakavan vaaratilanteen.
Materiaalina silikonin joustavuus mahdollistaa antureiden käyttämisen myös sellaisissa sovelluksissa, joihin tavallinen kova elektroniikka ei taivu. Tällaisia ovat esimerkiksi pehmorobotit, jotka nimensä mukaisesti ovat pehmeitä, kumimaisista materiaaleista valmistettuja robotteja. Niiden liike tuotetaan tyypillisesti paineilman avulla.
Kun tulevaisuudessa tällaisiin pehmeisiin sähköttömiin laitteisiin lisätään tiedon keruu antureiden kautta, voidaan kosketuksen sijainti, voima ja ala kartoittaa jopa koko laitteen pinnalta. Pehmorobottien lisäksi kehittyneet tekokädet hyötyvät, kun niihin voidaan lisätä tuntoaisti.
– Pehmeät robottikädet voisivat korvata nykyiset tekokädet esimerkiksi tuotantolinjoilla. Pehmeinä ne ovat turvallisempia, kevyempiä ja mahdollisesti halvempia valmistaa. Kosketusanturit eri puolilla kättä mahdollistavat lisäksi hienovaraisemman otteen, Lampinen sanoo.
Pehmeistä materiaaleista valmistettuja puettavia laitteita voisi hyödyntää myös kuntoutuksessa esimerkiksi liikkeen avustajina. Pehmeyden ansiosta käyttömukavuus on parempi kuin vastaavissa kovissa laitteissa.
Tutkimus julkaistiin tieteellisessä Advanced Intelligent Systems (AIS) -aikakauslehdessä 23.9.2024.
Tutustu tutkimusartikkeliin verkossa
Lisätiedot
Väitöskirjatutkija Vilma Lampinen
vilma.lampinen [at] tuni.fi (vilma[dot]lampinen[at]tuni[dot]fi)
Apulaisprofessori Veikko Sariola
veikko.sariola [at] tuni.fi (veikko[dot]sariola[at]tuni[dot]fi)
0504646138
