פרסום חדש מ התקדמות אופטו-אלקטרונית; DOI 10.29026/OEA.2025.240152, דן כיצד עור ביוני רב-פוטון מממש ויזואליזציה Haptic בעל דיוק גבוה לתפיסה משחזרת.
עור דקל אנושי מכיל יותר מ 20,000 שלפוחית מישוש, תלוי בשלפוחית המישוש בעומק העור, סף ההפעלה, מצב ההדק ושאר הבדלי איסוף אותות מישוש, כמו גם מנגנון חוצה-סינרגיסטי ביניהם, כך שהעור יוכל להשיג סוגים שונים של אותות מישוש. ואז דרך מרכז עצב המוח בעיבוד "חישוב" איתות המישוש, יכול לממש את תכונות האובייקט יכולת תפיסה מקיפה יותר, יותר ספציפית, ואף יכולה לממש את תפיסת השחזור הוויזואלית המישושית, כלומר על בסיס מבנה האובייקט המישוש, צורה , מרקם ומאפיינים אחרים של הדמיה של התפיסה. בהשראת מנגנון התפיסה המישוש הזה של בני אדם, חיישני מישוש המדמים את תפקוד העור האנושי משכו תשומת לב נרחבת. עד כה חיישנים חשמליים המבוססים על עקרונות ההתנגדות, הפיזואזואלקטריות וחשמל החיכוך הצליחו לחקות את עצב המישוש לאיסוף ולעבד מידע פיזי על ידי מעקב אחר שינוי האות החשמלי הפלט של החיישן במהלך תהליך המגע.
עם זאת, חיישני מישוש חשמליים סובלים גם מבעיות כמו דליפה פוטנציאלית, קל להשחית, שאינם עמידים בפני הפרעות אלקטרומגנטיות, רגישות נמוכה, מהירות תגובה איטית. לעומת זאת, השימוש באמצעים אופטיים כמוביל מידע למימוש חישת מישוש הופך לנתיב טכנולוגי אופציונלי ואידיאלי, שהודגם בחיישני סיבי פרמטר רב-פיזיים.
מכוון לבעיות שלמעלה, צוות החוקרת המשויכת יו יאנג מקבוצת התפיסה המיקרו-ננו-אופטו-אלקטרוניקה ותפיסה אינטליגנטית של טכנולוגיית האוניברסיטה הלאומית להגנה הציעה עור מערך מיקרופייבר אופטי (OMAS) להכרה בצורת אובייקט באינטראקציה בין מחשב אנושי. OMAs זה משתמש במבנה מיקרו-ננו-ננו-ארבע-כיווני כדי לדמות בהצלחה את קצות האצבעות האנושיות או קולטני מישוש רב-עוריים תת-עוריים ומבין את ההשפעה הסינרגיסטית של קולטנים רב-צדדיים במודלים מרובים. כדי להבין עוד יותר את יכולת התפיסה של שיקום חזותי דמוי אנוש, השחזור הוויזואלי, הצוות שילב OMAs עם מודול עיבוד האותות האינטליגנטי המפותח בעצמו, והדמה את עיבוד המוח האנושי של אותות ביו-אלקטריים על ידי שימוש באלגוריתמים של למידת מכונה כמו הרשת העצבית המחוברת לחלוטין -Fcnn, שהבין את התפיסה הרב -פונקציונלית ואת מנגנון השחזור המרחבי של תכונות האובייקט כמו צורה, קשיות, מרקם פני השטח וכן הלאה.
באמצעות ניסויים, הצוות הדגים כי OMAs יכולים לשמש כעור מישוש גמיש ביוני לרובוטים, כלומר, הוא משמש כקולטן מישוש רב -פונקציונלי. כפי שמוצג באיור 2, על ידי ניתוח נתוני הלחץ הסטטי, OMAs יכולה לחוש היטב את הרכות, הקשיות וצורתם של האובייקטים המגעים (הכרה בעיתונות של שישה אובייקטים נפוצים ברמת דיוק של 100%). כפי שמוצג באיור 3, על ידי ניתוח המאפיינים של אותות מישוש בלחץ דינאמי, OMAs יכולה לזהות במדויק את המרקם החומרי ואת השטח של אובייקטים המגעים (דיוק ההכרה של עשרה בדים גבוה ככל 98.5%, ושיעור ההצלחה של ההכרה של ההצלחה של ההכרה של ההכרה של ההכרה עשר ספרות בין 0-9 בברייל המשותף הבינלאומי גבוה עד 99%). כהוכחת מושג, הצוות שילב OMAs ביד רובוטית, זיהה בהצלחה את מהג'ונג בקרב כמה אובייקטים שונים, והבין את תפיסת הכרה ושחזור של מח'ונג. זה מאמת ביעילות את היתרון של התפיסה המישושית הווקטורית של עור ביוני רב-פוטון זה, שחשוב לתמוך בגילוי של מרקמים מורכבים תלת-ממדיים על פני האובייקטים, ואף למימוש הדמיה מבוססת מישוש ותפיסת שחזור.
לקולטנים המישושיים המבוססים על עור ביוני רב-פוטון שפותח על ידי מחברי מאמר זה יש את היכולת לחקות את יכולתו של עור אנושי לחוש בלחץ סטטי ודינאמי, ומסוגלים לאפיין במדויק את הצורה, הקשיות והמרקם המורכב של חפצים, אשר מיושם על שדות מכשירים לבישים חכמים, חישת מישוש רובוטית ומציאות מדומה, בין היתר. טכנולוגיה זו מספקת פיתרון חדש לאינטראקציה אינטליגנטית למחשב אנושי ומקדמת יישום של חיישני מישוש בתחום מכשירים לבישים ותפיסה אינטליגנטית רובוטית. באמצעות פיתוח נוסף של טכנולוגיית חישת העור המישושית Multiphoton, הצוות יתמקד בשיפור יכולת היישום שלו בסביבות מורכבות כמו מתחת למים ומרחב, מתוך נוף ליישום הרחב שלו בתחומי בקרת אינטראקציה מעורבת במציאות מעורבת, מחקר מדעי ימי, וחקירת חלל עמוקה.
