Un sensore basato sul colore per emulare la sensibilità della pelle

Ora, Jamie Paik e colleghi del Reconfigurable Robotics Lab (RRL) della School of Engineering dell’EPFL hanno sviluppato un sensore in grado di percepire combinazioni di flessione, allungamento, compressione e cambiamenti di temperatura, il tutto utilizzando un sistema robusto che si riduce a un concetto semplice : colore.

Soprannominata ChromoSense, la tecnologia dell’RRL si basa su un cilindro di gomma traslucido contenente tre sezioni tinte di rosso, verde e blu. Un LED nella parte superiore del dispositivo invia la luce attraverso il suo nucleo e i cambiamenti nel percorso della luce attraverso i colori quando il dispositivo viene piegato o allungato vengono rilevati da un misuratore spettrale miniaturizzato nella parte inferiore.

“Immagina di bere tre gusti diversi di granita con tre cannucce diverse contemporaneamente: la proporzione di ciascun sapore che ottieni cambia se pieghi o torci le cannucce. Questo è lo stesso principio utilizzato da ChromoSense: percepisce i cambiamenti nella luce che viaggia attraverso sezioni colorate man mano che la geometria di tali sezioni si deforma”, afferma Paik.

Una sezione termosensibile del dispositivo consente inoltre di rilevare i cambiamenti di temperatura, utilizzando una tintura speciale, simile a quella delle magliette che cambiano colore o degli anelli dell’umore, che desatura il colore quando viene riscaldato. La ricerca è stata pubblicata in Comunicazioni sulla natura e selezionato per la pagina In evidenza dell’editor.

Un approccio più snello ai dispositivi indossabili

Paik spiega che, sebbene le tecnologie robotiche che si basano su telecamere o più elementi di rilevamento siano efficaci, possono rendere i dispositivi indossabili più pesanti e ingombranti, oltre a richiedere una maggiore elaborazione dei dati.

“Affinché i robot morbidi possano servirci meglio nella nostra vita quotidiana, devono essere in grado di percepire ciò che stiamo facendo”, afferma. “Tradizionalmente, il modo più veloce ed economico per farlo è stato attraverso sistemi basati sulla visione, che catturano tutte le nostre attività e quindi estraggono i dati necessari. ChromoSense consente letture più mirate e dense di informazioni, e il sensore può essere facilmente incorporato in materiali diversi per compiti diversi.”

Grazie alla sua semplice struttura meccanica e all’uso del colore sulle telecamere, ChromoSense potrebbe potenzialmente prestarsi a una produzione di massa poco costosa. Oltre alle tecnologie assistive, come le tute esotiche che aiutano la mobilità, Paik vede applicazioni quotidiane per ChromoSense in attrezzature o indumenti sportivi, che potrebbero essere utilizzati per fornire agli utenti un feedback sulla loro forma e sui movimenti.

Un punto di forza di ChromoSense – la sua capacità di percepire più stimoli contemporaneamente – può anche essere un punto debole, poiché il disaccoppiamento degli stimoli applicati simultaneamente è ancora una sfida su cui i ricercatori stanno lavorando. Al momento, Paik afferma che si stanno concentrando sul miglioramento della tecnologia per rilevare le forze applicate localmente o i confini esatti di un materiale quando cambia forma.

“Se ChromoSense dovesse guadagnare popolarità e molte persone volessero utilizzarlo come soluzione di rilevamento robotico generico, allora penso che aumentare ulteriormente la densità delle informazioni del sensore potrebbe diventare una sfida davvero interessante”, afferma.

Guardando al futuro, Paik prevede anche di sperimentare diversi formati per ChromoSense, che è stato prototipato come forma cilindrica e come parte di una morbida tuta indossabile, ma potrebbe anche essere immaginato in una forma piatta più adatta ai caratteristici robot origami di RRL.

“Con la nostra tecnologia, qualsiasi cosa può diventare un sensore purché la luce possa attraversarlo”, riassume.