Byl vytvořen mimořádně účinný a měkký umělý oční šošovka, která se automaticky zaostřuje a nevyžaduje externí zdroj napájení.
Hydrogelová šošovka přirozeně reaguje na světlo. Toho je dosaženo díky síti polymerů a částic oxidu grafenu, které absorbují světelnou energii.
Vědci z Technologického institutu v Georgii vyvinuli vysoce účinné robotické oko, které je schopné automaticky regulovat zaostření bez externího zdroje energie. Tento úspěch, publikovaný v časopise Science Robotics, představuje významný krok ve vývoji měkké robotiky a vývoji autonomních optických systémů.
Zařízení bylo vytvořeno výzkumníkem Cory Zhangem a jeho vedoucím Shu Jia. Vyvinuli čočku z „chytrého“ hydrogelu, který přirozeně reaguje na světlo. Tento materiál se skládá ze sítě polymerů a nejmenších částic oxidu grafenu, které absorbují světelnou energii a přeměňují ji na teplo, což způsobuje, že se hydrogel smršťuje nebo roztahuje v závislosti na intenzitě světla.
Při zahřátí systému se hydrogel smršťuje a mění zakřivení čočky, což jí umožňuje automaticky zaostřovat na objekty. Po zmizení světla se materiál vrací do své původní podoby a čočka se vrací do původního stavu. Tento proces, který nevyžaduje žádné elektrické komponenty, zcela autonomně napodobuje chování lidského oka.
Měkké roboty schopné vidět bez elektřiny
Tento úspěch se týká oblasti měkké robotiky – oboru inženýrství, jehož cílem je vytvářet flexibilní a bezpečné stroje inspirované živými organismy. Jak vysvětlil Zheng v rozhovoru pro LiveScience, „pokud roboti nepoužívají elektřinu nebo se stávají měkčími, musíme přehodnotit, jak mohou vnímat své okolí bez pevných senzorů a kabelů“. Tato inovace umožňuje robotům reagovat na okolí pouze pomocí světelné energie, což je činí odolnějšími a efektivnějšími.
Během laboratorních testů tým prokázal, že oko robota je schopno s výjimečnou přesností rozlišovat mikroskopické detaily, jako jsou chloupky na noze mravence nebo struktura pylového zrna. Jeho rozlišení dokonce převyšuje některé tradiční optické systémy, přičemž nevyžaduje žádný zdroj napájení.
Potenciální využití
Tým Technologického institutu v Georgii tvrdí, že tato technologie může nahradit skleněné čočky tradičních optických mikroskopů. Její schopnost pracovat autonomně umožní získávat vysoce kvalitní obrazy bez použití elektřiny, což otevírá nové možnosti v oblastech, jako je biomedicína, výzkum životního prostředí a vytváření autonomních senzorů.
V současné době vědci pracují na integraci čočky se systémem mikrofluidních ventilů vyrobených ze stejného hydrogelu. Světlo zachycující obraz tak bude použito k aktivaci vnitřních mechanismů zařízení, čímž vznikne autonomní optický systém schopný fungovat bez baterií.
Světlocitlivý hydrogel může napodobovat zrakové vlastnosti zvířat, která mají schopnosti převyšující lidské, například vertikálně umístěné oko kočky nebo W-tvarovanou sítnici chobotnice. Tyto struktury jim umožňují rozpoznávat tvary a barvy, které jsou pro lidské oko nedostupné. „Můžeme ovládat čočku úžasnými způsoby,“ řekl Zheng a zdůraznil potenciál této inovace pro vytváření kamer, senzorů a adaptivních systémů vidění, které změní budoucnost měkké robotiky.
