I ricercatori della Chinese Academy of Sciences in Ningbo hanno sviluppato un innovativo sensore tattile dotato di una sensibilità superiore a quella dei sistemi sino ad ora presenti in letteratura. Questa straordinaria “pelle artificiale” è in grado di percepire minime variazioni di pressione come quelle generate dal vento, dalle gocce di pioggia e persino dai passi di una formica. Numericamente, i ricercatori parlano di una sensibilità pari a 120 newton-1 con un limite di 10 micron ewton e un carico minimo di 50 micronewton.

Il sensore potrebbe essere applicato a futuri robot umanoidi e inoltre, se implementato nelle protesi, potrebbe donare agli amputati un senso del tatto sovrumano.

Verso sensazioni sempre più naturali

Pelle artificiale
Images: Run-Wei Li et. al/Science Robotics

Numerosi studi stanno portando allo sviluppo di promettenti tecnologie con lo scopo di migliorare le connessioni elettriche tra protesi e corpo umano, nel tentativo di restituire alle persone con arti bionici delle percezioni sempre più simili a quelle naturali. Pensiamo ad esempio all’uso delle vibrazioni per il ripristino del senso di movimento nelle protesi d’arto superiore, alla tecnica basata sulla realtà virtuale per percepire la mano artificiale come propria e alla pelle elettronica multistrato dei ricercatori Johns Hopkins University che ha permesso a una protesi di trasmettere la sensazione di dolore agli amputati.

Ora, un team di ricercatori dell’ Institute of Materials Technology and Engineering, guidato da Run-Wei Li, ha realizzato un pelle artificiale la cui sensibilità è risultata addirittura superiore a quella della pelle umana.

La realizzazione della pelle artificiale

L’impresa è stata compiuta applicando la fisica della GMI (Giant magnetoimpedance), un fenomeno fisico che consiste nella variazione di impedenza in un materiale soggetto a campi magnetici.

I sensori sono composti da una membrana polimerica cava, nella cui parte superiore sono state incorporate delle particelle magnetiche. Quando si applica una pressione, la membrana viene spinta verso l’interno e le particelle magnetiche si avvicinano al sensore magnetico costituito da un materiale GMI. Di conseguenza, il flusso magnetico che passa attraverso l’elemento induttivo aumenta e l’impedenza diminuisce.

Un circuito elettronico costituito da un induttore e un condensatore in parallelo converte dunque il segnale in serie di impulsi le cui frequenze sono proporzionali alla pressione esercitata. Il circuito può essere collegato a un sistema di ricezione, come un computer o, in futuro, il sistema nervoso del paziente.

Lo studio è stato riportato in Science Robotics.

 

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