Uw profiel is aangemaakt

U heeft een e-mail ontvangen met een activatielink. Vergeet niet binnen 24 uur uw profiel te activeren. Veel leesplezier!

Vliegende kever inspireert tot sensitieve kunsthuid

Home

Ylva Poelman

bionische vrouw © rv
Bionische vrouw

Hij streelde haar zacht met zijn vingers en haar huid tintelde onder zijn tedere aanraking.’ Het zou zo in een driestuiverroman kunnen staan. Heel romantisch natuurlijk, maar ook een stukje vernuft van de natuur.

De huid is het grootse orgaan dat we hebben. Uitgespreid meet het zo’n twee meter en weegt dik tien kilo. Het is een complex orgaan met vele functies, zoals de bescherming tegen ziekteverwekkers, het regelen van de lichaamstemperatuur en de productie van vitamine D. Ook is de huid bezaaid met sensoren die allerlei dingen meten zoals beschadiging (pijn), temperatuur en bovengenoemde aanraking.

Lees verder na de advertentie

Voor de tedere streling uit bovenstaande passage moet hij de druk tussen zijn vinger en haar huid voelen en om te tintelen moet zij de intensiteit van de aanraking waarnemen. Daarvoor is de huid voorzien van vele mechanoreceptoren (gevoelszenuwcellen) die reageren op druk en vervorming van de huid.

De huid kan verschillende aanrakingen onderscheiden: druk (op en neer), schuiven (glijden) en torsie (verdraaien). Vooral vingertoppen en lippen zijn uitermate gevoelig.

Kracht doseren

Een gevoelige kunsthuid zou waardevol zijn voor (mensachtige) robots. Zij kunnen dan bijvoorbeeld beter hun kracht doseren en zo veiliger omgaan met kwetsbare zaken zoals glas, tomaten en mensen. Ook zouden robots met een gevoelige kunsthuid verschillende materiaalstructuren van elkaar kunnen onderscheiden, zoals wij met onze vingers doen.

Een simpele oplossing komt uit een onverwachte hoek: vliegende kevers

Het is echter lastig om sensitieve kunsthuid te maken. Het kunstvel moet dun en flexibel genoeg zijn om bijvoorbeeld rond robotvingers te passen, maar de benodigde elektronica staat dat meestal niet toe. Ook zijn grote lappen met dergelijke sensoren erg duur. Bovendien is het lastig om de verschillende vormen van aanraken te onderscheiden.

Gevouwen vleugels

Een simpele oplossing komt uit een onverwachte hoek: vliegende kevers. Als deze kevers hun vleugels niet gebruiken, liggen ze opgevouwen onder de dekschilden. De dekschilden beschermen de vleugels en het achterlijf tegen vuil en beschadiging.

Om te vliegen moet de kever de dekschilden optillen, zodat de vleugels zich kunnen uitvouwen en bewegen.

In rust of tijdens het lopen liggen de beschermende dekschilden tegen het lijf. Ze moeten netjes op hun plek blijven en niet alle kanten op schuiven.

Aan de binnenkant van de dekschilden zitten daartoe op een paar plekken vele piepkleine haartjes die zich vastgrijpen in vergelijkbare structuren op het lijf.

De sensor is erg gevoelig en kan beroeringen zachter dan de lichtste aanraking meten

De harige structuren zijn zo gevormd dat de dekschilden niet langs het lijf kunnen schuiven, maar wel gemakkelijk opgetild kunnen worden om te vliegen.

Koreaanse onderzoekers vonden in dit vergrendelingsmechanisme tussen dekschild en lichaam inspiratie voor een kunstmatige mechanoreceptor.

De sensor bestaat uit twee flexibele lagen met daarop vele piepkleine kunststof haartjes voorzien van een coating die elektriciteit geleidt.

Net als bij de kever grijpen de haartjes van de twee lagen in elkaar. Via een elektrische stroom kan de elektrische weerstand in de sensor worden gemeten.

Keversensor

Door op de sensor te drukken maken de haartjes beter contact met elkaar, waardoor de elektrische weerstand afneemt. De gemeten afname is een maat voor de uitgeoefende druk. De sensor is erg gevoelig en kan beroeringen zachter dan de lichtste aanraking meten.

Bijzonder is dat de sensor het verschil tussen drukken, schuiven en verdraaien kan bepalen, doordat de vervorming van de haartjes afhangt van het type aanraking.

De keversensor is gemakkelijk te fabriceren zodat grote lappen van deze sensitieve en flexibele kunsthuid relatief goedkoop gemaakt kunnen worden.

Naast robothuid kunnen de sensoren ook worden ingezet voor aanraakschermen of als draagbare elektronica voor medische real-time monitoring. Dan kan bijvoorbeeld worden gemeten wat de tederste aanraking met de polsslag doet.

Tweewekelijkse rubriek over hoe het vernuft van de natuur leidt tot technische hoogstandjes.

Deel dit artikel

Een simpele oplossing komt uit een onverwachte hoek: vliegende kevers

De sensor is erg gevoelig en kan beroeringen zachter dan de lichtste aanraking meten