Вчені створили штучне м’яке око з автофокусом

Дослідники з Технологічного інституту Джорджії представили розробку м’якого роботизованого ока, що здатне автоматично фокусувати

Створена лінза відрізняється високою чутливістю: вона може розрізняти найдрібніші деталі, наприклад волоски на лапках мурашки або частинки зерна. Це відкриття наближає інженерів до створення м’яких роботів із просунутим зором, яким не потрібно окреме харчування. Передбачається, що подібні системи зможуть застосовуватися в пристроях, що носяться, і автономних механізмах, що працюють на нерівних або небезпечних поверхнях.

За словами першого автора дослідження, доктора Корі Чжена з кафедри біомедичної інженерії, традиційні роботи, які використовують електроприводи, оснащуються жорсткими датчиками та електронними компонентами для сприйняття навколишнього середовища. Однак при створенні більш гнучких і податливих роботів, які не залежать від електрики, виникає завдання реалізації сенсорної обробки та керування їх сприйняттям іншими способами.

Спеціальна штучна лінза

Лінза, яку розробили вчені, виготовлена ​​з гідрогелю з полімерним каркасом, здатним утримувати та виділяти воду. Завдяки цьому матеріал здатний швидко змінювати свій стан – від м’якого до твердішого. Гідрогель реагує на температуру: при нагріванні він виділяє воду та стискається, а при охолодженні вбирає вологу та набухає.

Дослідники сформували навколо лінзи з кремнієвого полімеру кільце з гідрогелю і помістили конструкцію в корпус, що нагадує людське око. Як зазначає Корі Чжен, механіка пристрою аналогічна до принципу роботи зорового органу людини.

Як працює штучне око

У гідрогель були додані частинки оксиду графену, що відрізняються темним кольором та здатністю поглинати світло. Коли на них потрапляє світло з інтенсивністю, що можна порівняти з сонячним, частки нагріваються і передають тепло матеріалу, змушуючи гідрогель стискатися і тягнути лінзу, забезпечуючи фокусування. При зникненні джерела світла матеріал знову набухає, послаблюючи натяг.

Розробка реагує світ по всьому видимому спектру. Вчені також зазначили, що цю лінзу можна використовувати як альтернативу традиційним скляним елементам в оптичних мікроскопах. Експерименти показали, що вона здатна розрізняти зазор шириною 4 мікрометри між кігтями кліща, бачити 5-мікрометрові грибні нитки та визначати 9-мікрометрові волоски на лапках мурахи.

За словами Чжена, зараз дослідники інтегрують лінзу до мікрофлюїдної системи клапанів, виконаних з того ж чутливого гідрогелю. Це дозволить використовувати світло не тільки для отримання зображення, але і як джерело енергії для автономних інтелектуальних камерних систем.

Завдяки можливостям адаптації гідрогелю, нова лінза потенційно може розширити діапазон сприйняття – від імітації вертикальної зіниці щілини котячого ока до відтворення незвичайної W-подібної сітківки каракатиці, яка забезпечує сприйняття спектра, недоступного людському оку.