“สมาร์ทสกิน” หนังเทียมจำลองความรู้สึกแห่งสัมผัส

นักวิยาศาสตร์ก้าวหน้าไปถึงขั้นพัฒนาชุดวงจรที่สามารถรับรู้ถึงแรงกดทับในรูปแบบเดียวกับสัมผัสจากปลายนิ้วมนุษย์ ซึ่งเป็นความก้าวหน้าที่ช่วยเร่งสปีดในการพัฒนา “สมาร์ทสกิน” หนังเทียมที่มีความฉลาดให้สามารถรับรู้ถึงการกระทำที่ก่อให้เกิด “ความรู้สึก” บริเวณพื้นผิวได้

รายละเอียดของนวัตกรรมดังกล่าวบีบีซีนิวส์ระบุว่า ทีมวิจัยได้ตีพิมพ์ลงวารสารไซน์ (Science) ซึ่งเป็นนวัตกรรมที่จะช่วยให้หุ่นยนต์สามารถปรับความรู้สึกแห่งสัมผัสได้มากขึ้น โดยทีมวิจัยได้ใช้ลวดนาโนจากซิงค์ออกไซด์สร้างเป็นแผงทรานซิสเตอร์ที่เรียงกันประมาณ 8,000ชุด

แต่ละทรานซิสเตอร์จะผลิตสัญญาณไฟฟ้าโดยไม่ขึ้นต่อกัน เมื่อถูกนำไปวางใต้กลไกที่ทำให้เกิดแรงตึง ซึ่งทรานซิสเตอร์ที่รู้สึกได้ถึงสัมผัสนี้เรียก “แทกเซลส์” (taxels) และมีความไวต่อสัมผัสที่เทียบเท่าสัมผัสจากปลายนิ้ว 

หวัง จงหลิน (Zhong Lin Wang) ทีมวิจัยและศาสตราจารย์จากสถาบันเทคโนโลยีจอร์เจีย (Georgia Institute of Technology) สหรัฐฯ กล่าวว่าทุกการเคลื่อนไหวเชิงกล อย่างการเคลื่อนแขนหรือนิ้วของหุ่นยนต์ จะสามารถตีความเป็นสัญญาณควบคุมได้ ซึ่งจะทำให้หนังเทียมมีความฉลาดขึ้นและเหมือนผิวหนังมนุษย์มากขึ้นด้วย และจะทำให้ผิวของหุ่นยนต์รู้สึกได้ถึงสิ่งที่เกิดขึ้นบริเวณผิว

การเลียนแบบความรู้สึกแห่งสัมผัสเชิงไฟฟ้านี้เป็นความท้าทายมานาน และสำเร็จได้ด้วยการวัดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่เกิดขึ้นฉับพลันจากการสัมผัสเชิงกล โดยอุปกรณ์ที่ทีมวิจัยจอร์เจียเทคพัฒนานี้อาศัยความแตกต่างของปรากฏการณ์เชิงกายภาพที่เกิดขึ้นกับประจุจำนวนหนึ่งเมื่อวัสดุที่เรียกว่า “เพียโซอิเล็กทริก” (piezoelectric) อย่างเช่น ซิงค์ออกไซด์ เป็นต้น เกิดการเคลื่อนที่หรือถูกทำให้ตึง

ปรากฏการณ์เพียโซอิเล็กทริกซิตี (Piezoelectricity) มักจะหมายถึง กระแสไฟฟ้าที่สะสมในของแข็งคงรูป ซึ่งตอบสนองต่อแรงกด โดยทรานซิสเตอร์ในหนังเทียมนี้จะมีกระแสไฟฟ้าเพียโซอิเล็กทริกที่ควบคุมการไหลของกระแสผ่านเส้นลวด แต่เทคนิคนี้ยังใช้ได้แค่ในวัสดุที่มีคุณสมบัติทั้งด้านเพียโซอิเล็กทริกและคุณสมบัติกึ่งตัวนำ ซึ่งพบได้ในเส้นลวดนาโนและฟิล์มบางบางชนิด

ศ.หวังเสริมว่าเทคโนโลยีพื้นฐานใหม่นี้ช่วยให้เรา ควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้โดยตรง และยังสามารถใช้งานได้หลากหลาย เช่น ใช้งานกับหุ่นยนต์ งานอินเตอร์เฟซระหว่างคนกับคอมพิวเตอร์ เป็นต้น