Kluczem jest tu miękka soczewka hydrożelowa PHySL, reagująca bezpośrednio na światło. Zamiast naśladować działanie cyfrowej kamery, naukowcy inspirowali się biologią, a konkretnie sposobem działania ludzkiego oka. To kierunek, który może otworzyć drzwi do tworzenia lżejszych, bardziej energooszczędnych i odpornych robotów, zwłaszcza tych o miękkiej konstrukcji.
Sztuczne oko, które naśladuje naturę. Oto jak działa hydrożelowa soczewka PHySL
Działanie wynalazku Corey’ego Zheng i Shu Jia opiera się na materiale hydrożelowym, który zmienia swój kształt pod wpływem światła. Zasada jest podobna do tej, jaką wykorzystują nasze oczy: by zmienić ostrość, nie przesuwamy szklanych elementów, ale deformujemy elastyczną soczewkę. PHySL robi to samo. Gdy padające na nią światło stymuluje odpowiednie obszary, hydrożel kurczy się lub rozciąga, modyfikując tym samym długość ogniskowej. Cały proces odbywa się bez udziału elektroniki – do sterowania ostrością wystarczy… odpowiednio skierowana wiązka światła. To rozwiązanie o eleganckiej prostocie. Brak przewodów, układów przetwarzania sygnału czy zewnętrznego zasilania znacząco upraszcza konstrukcję.
Czytaj też: Humanoidalny robot Oli z gracją balansuje po nierównym podłożu. Gruz i skały mu nie straszne
Podczas gdy metalowe roboty w filmach science fiction (jak WALL-E czy R2D2) radzą sobie ze szklanymi obiektywami, istnieje nowa generacja maszyn zwanych robotami miękkimi, które muszą działać w środowiskach, gdzie sztywne elementy stwarzają ryzyko. Dotyczy to przede wszystkim biomedycyny i interwencji wewnątrz organizmu.
- Bezpieczeństwo medyczne — miękka, bioniczna konstrukcja PHySL jest idealna do endoskopów chirurgicznych. Nie wymaga dużej mocy i jest autonomiczna, co eliminuje ryzyko uszkodzenia delikatnych tkanek i naczyń.
- Ekstremalne środowiska — dzięki swojej plastyczności, roboty miękkie mogą poruszać się w środowiskach, które zablokowałyby lub zniszczyły sztywne konstrukcje.
- Integracja z ciałem — miękkie materiały świetnie sprawdzają się w technologii ubieralnej, takiej jak czujniki w kształcie skóry czy hydrożelowe implanty. Mogą się rozciągać i poruszać bez pękania i uszkadzania otoczenia.
Chociaż siłowniki i chwytaki w robotach od dawna wykorzystują miękkie materiały, integracja miękkich systemów optycznych była problematyczna. Tradycyjne miękkie soczewki często wymagały kieszeni wypełnionych cieczą lub siłowników, które nie mogły działać bez elektroniki. Dodawanie tych elementów zwiększało złożoność, ryzyko uszkodzeń i wymagało niewygodnych połączeń kablowych. PHySL, aktywowany światłem, eliminuje potrzebę stosowania elektroniki i związanych z nią problemów.
Naukowcy z Georgia Tech nie spoczywają na laurach. Prace nad hydrożelem PHySL są kontynuowane. Kolejnym celem jest wykorzystanie nowszych materiałów, które reagują na światło szybciej i z większą siłą. Kluczowym testem będzie integracja całego systemu z funkcjonalnym robotem miękkim i sprawdzenie jego działania poza laboratorium. To właśnie ten krok często weryfikuje, czy obiecująca technologia jest gotowa na komercjalizację. Nawiązanie do mechanizmów wypracowanych przez naturę wydaje się logicznym kierunkiem rozwoju robotyki. Ludzkie oko jest rezultatem milionów lat ewolucji – próba przeniesienia jego zasad działania do świata maszyn to wyzwanie, ale i szansa na stworzenie urządzeń bardziej harmonijnie współpracujących z otoczeniem. PHySL nie rozwiązuje jeszcze wszystkich problemów, ale pokazuje, że czasem najskuteczniejsze pomysły są jednocześnie najprostsze.