科学者たちは、機械が触れている物体をリアルタイムで「見る」ことができる変色触覚センサーを開発しました。人間の指先には、触覚を評価するための10,000以上の受容体がありますが、この自然な能力はロボット技術が模倣するのが難しいものでした。これまでの工学的試みは、重い計算要求や不適切な電子センサーアレイに悩まされ、機械の動作が遅くなる結果を招いていました。この問題を解決するために、欧州の科学者たちはアプローチを変え、複雑な電子機器の構築からよりスマートな材料の開発へとシフトしました。ロンドン・クイーン・メアリー大学のポスドク研究員ジャコモ・サッソ（Giacomo Sasso）が開発したこの新しい触覚システムは、ロボットが目に見えない機械的力を生き生きとした動的な色のパターンに即座に変換し、リアルタイムで触覚を認識することを可能にします。
興味深いことに、この進展は精密な工業製造に新たな機会をもたらし、高度な義肢により豊かな触覚を提供し、外科システムが視覚的な色信号を通じて微細な組織異常を即座に検出できるようにします。
サッソは次のように述べています。「私たちは指紋の隆起を捉えることができて非常に嬉しいです。なぜなら、既存の技術では同等のスケールと簡易性でこのような高いセンサー密度を再現することができないからです。このプロジェクトの核心的な考え方は、従来の枠組みを超えることです。密集した過剰設計のセンサーアレイを埋め込むのではなく、感知を材料自体に直接組み込み、機械信号を直接色場に変換し、シンプルで低コストのUSBカメラでキャッチします。」あるロボットがコインに触れ、その細部を感知します。画像
新型機械変色材料の開発
この新しい研究では、柔らかく伸縮可能な機械変色材料が開発されました。この材料の構造色は変形に応じて変わります。物体がこの材料を圧迫すると、施加された具体的なひずみと圧力に対応する高度に詳細で空間的に変化する色マップが生成されます。プレスリリースによると、標準的な低コストのUSBカメラがこの材料を監視します。触覚データはすでに光スペクトル内で物理的にエンコードされているため、複雑で重い再構築アルゴリズムは必要ありません。共著者の一人であるジェームズ・バストフィールド教授（James Bustfield）は、「最も強力な点は、情報がすでに光信号の中に存在していることです。
触覚を再構築するのではなく、触覚を直接観察することができます。」
この進展は、視覚に基づく触覚認識における長年の妥協、すなわち速度と詳細の間の対立を直接解決します。過去には、エンジニアは重い計算パイプラインの影響を受けた遅い高解像度システムと、重要な空間精度を犠牲にした高速リアルタイムシステムの間で選択を余儀なくされていました。この新しいアプローチは、伸縮可能なセンサーに関する長年の研究に基づいており、最終的に機械的圧力を直接明確に見える光学信号にエンコードするシステムを作成しました。
広範な応用の可能性
スマートをマイクロチップではなく材料に直接組み込むこの革新は、工業および医療分野において以前は不可能だった応用をもたらします。マイクロ製造では、ロボットのグリッピングデバイスが極めて細かい部品を操作できるようになり、微小な力の変化を即座に表示することで実現します。医療分野では、義肢により豊かで直感的な触覚を提供します。さらに、この技術は外科ロボットが微妙な圧力信号を即座に読み取ることで、健康な組織と硬い腫瘍を正確に区別できるようにします。