A.Lời mở đầu
Chúng ta đều biết, con người có 5 giác quan, thị giác, thính giác, khứu giác,
vị giác và xúc giác. Theo các bạn trong các loại giác quan trên, giác quan
nào quan trọng nhất? Nếu không có thị giác, một người mù vẫn có thể họat
động tương đối tốt với một sự hỗ trợ nhất định, không có thính giác, chúng
ta chỉ gặp khó khăn trong giao tiếp và cảm nhận âm nhạc, không có vị giác,
chúng ta ăn không biết ngon(nhưng vẫn có thể sống được), nhưng không có
xúc giác thì sao? Đó sẽ thực sự là thảm họa. Con người không thể hoạt động
mà không có cảm giác về trọng lực, cảm giác về đối tượng mà họ tương tác,
các thao tác của con người sẽ lập tức rối loạn và mất kiểm soát nghiêm
trọng. Họ chạm vào lưỡi gươm và sẽ đứt tay trước khi họ biết lưỡi gươm sắc
thế nào, họ không thể điều khiển được lực tác động của tay mình với một
người khác và có thể làm đau người đấy. Nói tóm lại, xúc giác là giác quan
quan trọng nhất, thường trực nhất của con người, nó thường trực đến mức
con người nhiều khi không cảm thấy nó tồn tại và không thấy được sự quan
trọng của nó.Với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kĩ thuật con người luôn
muốn tìm cách đơn giản hóa công việc,tiết kiệm sức lao động ,nâng cao
năng suất ,chất lượng. Từ sự tìm tòi, khát khao sáng tạo những con robot đầu
tiên đã ra đời nhằm thực hiện sứ mạng to lớn mà con người đã đặt ra cho
chúng.Tuy nhiên rào cản lớn nhất của các nhà khoa học đó chính là việc tạo
ra các giác quan con người cho robot khiến chúng trở nên giống con người.
Chúng ta đã từng biết đến loài thằn lằn khi đứt đuôi có khả năng tự mọc trở
lại,hay những khả năng tự tái tạo,thay thế các bộ phận của những giống
người ngoài hành tinh trong các bộ phim giả tưởng.Việc mất đi một bộ phận
trên cơ thể là điều không ai mong muốn. Cơ thể con người có cấu tạo rất
phức tạp. Việc tái tạo các bộ phận cũng như chức năng hoạt động bằng công
nghệ sinh học luôn là một thử thách lớn đối với các nhà nghiên cứu. Trong
đó, xúc giác là một trong những giác quan phức tạp và khó có thể mô phỏng
nhất.Nhưng giờ đây trong thế kỉ 21 này và tương lai không xa con người đã
đang và sẽ chế tạo được những bộ phận giống cơ thể con người để thay thế
những bộ phận đã mất.Đó thực sự là “một cuộc cách mạng y học” trong thế

kỉ 21.Vậy cái gì đã tạo nên những điều kì diệu như vậy,phải chăng là một
phép màu hay đấy là kết quả của 1 giải pháp công nghệ 1 thành tựu khoa học
vượt bậc.Câu hỏi này đã được nhiều thế hệ các nhà khoa học nghiên cứu
nhằm tìm ra câu trả lời. Và sự ra đời của công nghệ cảm biến nhằm khôi
phục lại các giác quan của con người mà trung tâm là cảm biến xúc giác đã
thay cho câu trả lời.Những ứng dụng của công nghệ cảm biến xúc giác là rất
to lớn và rộng dãi.Trên đây chỉ là 2 lĩnh vực ứng dụng(trong y tế và công
nghệ robot) mà theo em là rất quan trọng của công nghệ cảm biến xúc


giác,còn những ứng dụng khác em xin trình bày chi tiết trong phần “những
ứng dụng của công nghệ cảm biến xúc giác” trong đề tài này.Vậy công nghệ
cảm biến xúc giác là gì ? Dưới đây em xin trình bày những hiểu biết và
những tài liệu mà em tham khảo được về lĩnh vực thú vị này.Do kiến thức
còn hạn hẹp,tài liệu tham khảo và thời gian không có nhiều nên những vấn
đề em trình bày trong bài tiểu luận này vẫn còn nhiều thiếu sót.Em rất mong
nhận được sự chỉ bảo và hướng dẫn thêm của thầy.Cuối cùng em xin chân
thành cảm ơn tiến sĩ Đặng Đức Vượng – thuộc bộ môn vật liệu điện tử đã
nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành bài tiểu luận này.

Hà nội, tháng 11 năm 2010


Phần 1 : Nguyên lí và cấu tạo của cảm biến xúc giác
I/ nguyên lí của cảm biến xúc giác :
Cảm biến xúc giác có nhiều loại, nhưng nguyên lí hoạt động của
chúng đều dựa trên sự mô phỏng lại hệ thống xúc giác của con
người.Đó là sự mô phỏng 3 tính chất vật lí :độ nhám ,sự mềm mại
và ma sát để tái tạo xúc giác của con người.Dựa trên các kết cấu về
xương ,các lớp mô mềm ,các rặng biểu bì ,và sự phân bố của

mechanoreceptors .Vì vậy , các cấu trúc của các hệ thống cảm biến
xúc giác cần phải dựa trên các kết cấu đó.Tuy nhiên , Bàn tay
người có số lượng thụ thể rất dày đặc ở mỗi đầu ngón tay - khoảng
2.500 thụ thể/1 cm vuông và khoảng 17.000 thụ thể xúc giác trên
bàn tay.Vì vậy việc mô phỏng lại chức năng xúc giác của con
người là hoan toàn không phải dễ dàng,đây là một thử thách thật sự
đối với các nhà khoa học.
Một ví dụ về thiết kế một kết cấu cảm biến mô phỏng các đặc tính
của xúc giác được liệt kê dưới đây.
1) đàn hồi vật liệu: Silicone cao su được sử dụng để mô phỏng các
mô của con người. Điều này là cần thiết để tạo ra một liên hệ mềm
bề mặt đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc phát hiện
kết cấu của vật liệu mềm
2) Hai lớp cấu trúc: thi đua cơ cấu con người mô, hai loại cao su
silicon với nhau độ đàn hồi (hệ số đàn hồi được giống như những
người của lớp biểu bì và hạ bì lớp của con người)
3) Phân phối của các yếu tố xương và móng tay: Đểhiệu quả thu
được cảm giác thông tin, các bộ phận có chức năng như xương và
móng tay được nằm tại cơ sở của cảm biến


4) Macro quy mô cong: Bề mặt của bộ cảm biến chạm vào các vật
liệu chịu được cong để phát hiện sự khác biệt trong khu vực liên
hệ.
5) Phân phối của các yếu tố cảm biến: Để Mechanoreceptors giống
các ngón tay của con người, tổng cộng năm thiết bị đo biến dạng
đã được đặt bên trong cao su silicone, trên ranh giới của hai lớp
khác nhau, giống như của Meissner Corpuscles. Điều này là để có
được phân bổ không gian của các giác quan.
6) Biểu bì Ridges: các đường lằn biểu bì được đặt dọc theo bề mặt

của bộ cảm biến để đạt được hiệu ứng tương tự như ngón tay con
người, như giải thích trong phần trước.

II/cấu tạo của cảm biến xúc giác :
*)Cấu tạo chung :
Các cảm biến xúc giác thường được cấu tạo theo kiểu "bánh
sanwhich" gồm một lưới dẫn điện(với 2 hệ thống dây dẫn đặt
vuông góc tạo thành những ô vuông nhỏ) mặt trên được phủ 1 lớp


cao su đàn hồi và được đặt nằm giữa hai tấm điện cực song song
các điện cực nối với đất thông qua mạch đo dòng như vậy, "làn da
điện tử có độ nhạy cảm gấp 1000 lần da người, và nó có thể cảm
nhận được những động chạm nhẹ nhất như một cánh bướm bay
qua".

Một tấm PVDF dùng làm cảm biến xúc

1. vật liệu dùng làm cảm biến xúc giác :
Vật liệu dùng làm các cảm biến xúc giác thường là các vật liệu hữu
cơ trong đó phổ biến là PVDF(Polyvinylidene fluoride) và cao su.
PVDF (polyvinylidene fluoride) là một homopolymer tanprocessible với nhiệt độ liên tục được đề nghị sử dụng trên của 150
° C (302 ° F). PVDF có độ bền, độ cứng, sức mạnh điện môi cao,
chịu mài mòn, chống creep, độ tinh khiết cao, trơ hóa học, tính dễ
cháy thấp, và hấp thu độ ẩm thấp. Các tính chất này làm cho PVDF


một sản phẩm được ưa thích trong các ứng dụng, chẳng hạn như,
các miếng đệm, ống, phụ kiện, van, và các bộ phận bơm cho chất
bán dẫn và công nghiệp chế biến hóa chất. Dưới đây là bảng 1

số đặc tính của vật liệu PVDF :


Các vật liệu hữu cơ ,đặc biệt là PVDF có tac dụng làm cho các
cảm biến xúc giác trở nên nhạy hơn với cấu trúc bao gồm các đỉnh
và đáy mềm làm bằng chất Polystyrene, giữa là một áp điện màng
mỏng, PVDF, và một mảng vi PDMS được sử dụng làm vật liệu
cảm biến và tế vi, tương ứng. Thí nghiệm còn cho thấy PVDF cho
điện áp đầu ra là tuyến tính với một lực lượng liên hệ từ 10N đến
0,5 N và độ tin cậy tốt trong dải tần số thấp 1 ~ 100 Hz ,điều này là
rất cần thiết cho 1 cảm biến xúc giác.Vì vậy PVDF thường được sử
dụng để chế tạo cảm biến xúc giác. Ngoài ra,một vài vật liệu khác
cũng được sử dụng. Và mới đây các nhà khoa học thuộc trung tâm
nghiên cứu quốc gia Oak Ridge (ORNL), Hoa Kì đã phát triển một
loại ống nano cacbon có thể bắt chước chức năng xúc giác của con
người. Dựa trên phương pháp chế tạo sợi thủy tinh, các nhà khoa
học đã tìm cách nhồi 19.600 ống nano cacbon có chứa các rãnh
thành 1 sợi có kích thước nhỏ hơn 4 lần sợi tóc người. Cấu trúc
nhân tạo sẽ được đặt trên một tỷ lệ tương đương các bó dây thần
kinh dẫn truyền.


Theo nhà nghiên cứu Ilia Ivanov làm việc trung tâm khoa học vật
liệu trạng thái nano (CNMS) thuộc ORNL: "Mục tiêu của chúng
tôi là tái hiện thiết kế tự nhiên của cơ thể người bằng các cảm biến
nhân tạo, qua đó phục hồi chức năng cảm nhận của con người về 1
vật thể hay nhiệt độ một cách hiệu quả."
Cô cho biết thêm: "Bàn tay người có số lượng thụ thể rất dày đặc ở
mỗi đầu ngón tay - khoảng 2.500 thụ thể/1 cm vuông và khoảng
17.000 thụ thể xúc giác trên bàn tay. Vì vây, với mật độ các rãnh

trên ống nano cacbon, chúng tôi đã tái tạo được số lượng thụ thể
xúc giác tương ứng."
Các ống nano cacbon không chỉ nhỏ mà chúng còn có khả năng
dẫn điện. Đây là yếu tố quan trọng trong ý tưởng sử dụng chúng để
tái tạo hệ thống thần kinh. Trong cấu túc hổn hợp của ORNL, mỗi
ống nano cacbon được cách điện bằng thủy tinh, vì vậy mỗi ống sẽ
dẫn truyền một tín hiệu thần kinh đơn lẻ.
Các nhà nghiên cứu cho biết bước tiếp theo của dự án là chứng


minh tính dẫn truyền đơn và đạt được hệ số truyền dẫn cao nhất.
Một trở ngại lớn với các nhà khoa học là các vật liệu hữu cơ là các
chất bán dẫn kém, có nghĩa là các thiết bị điện tử làm từ các vật
liệu này luôn đòi hỏi điện áp lớn để vận hành.
Vật liệu vô cơ, như silicon lại có khả năng dẫn điện tuyệt vời và do
đó, có thể sử dụng chúng chỉ với điện thế rất thấp. Chúng cũng ổn
định về mặt hóa học. Thế nhưng, chúng lại không linh hoạt và dễ
bị rạn nứt. Vì vậy việc phát hiện ra rằng các sợi vô cơ nano siêu
mỏng có thể có độ mềm dẻo đáng ngạc nhiên chính là tiền đề của
việc tạo ra các bộ nhận cảm điện tử như thế này.
Với phát minh này các nhà khoa học tin tưởng rằng sẽ chế tạo
được một loại cảm biến xúc giác với độ nhạy cao ,thậm chí xa hơn
nữa là các loại da nhân tạo giống như thật.

2.Công nghệ chế tạo cảm biến xúc giác :
Công nghệ chế tạo các cảm biến xúc giác có thể có nhiều loại
,nhưng do sự hạn chế về tài liệu ,em xin được phép trình bày 2
công nghệ mà theo em là phổ biến nhất. Đó là công nghệ Haptic
và công nghệ MEMS.
a) Công nghệ haptic:

Công nghệ Haptics là công nghệ tái tạo lại các cảm giác xúc giác
đó, với mức độ chân thực và chi tiết khác nhau, nhằm tái tạo lại
toàn bộ hay một phần cảm giác xúc giác của con người khi tiếp
xúc với thiết bị.


Công nghệ Haptic chủ yếu mang lại 2 loại cảm giác tiếp xúc: cảm
giác về lực( force feedback) và cảm giác tiếp xúc (tactile). Cảm
giác lực mang lại cho con người cảm giác về lực tác động, nhằm
tái tạo sự hiện diện của sự vật thông qua lực tác động của nó với tư
cách đối tượng trong thế giới ảo với con người. Trong khi đó cảm
giác xúc giác (tactile) mang lại các cảm giác chi tiết hơn về bề mặt
của vật, tái tạo các đặc tính thô, nhám, trơn,… Trên thực tế không
có sự khác biệt rõ ràng trong cách phân loại này, nhưng sự khác
biệt chỉ nằm ở cách thực thi chúng.
Cảm giác lực thông thường được thực hiện thông qua việc điều
khiển một cơ cấu chấp hành (actuators), cơ cấu này sẽ tái tạo cảm
giác về lực qua tác động với con người. Cơ cấu chấp hành có thể
bao gồm các động cơ điện, động cơ khí nén, hoặc thủy lực.


Fig.2. Tương tác với thế giới ảo.

Fig.3. Cơ cấu Haptic 1 bậc tự do.
Vấn đề nghe thì có vẻ đơn giản, nhưng không hoàn toàn như vậy.
Bởi dù chúng ta đang tái tạo một thực tế ảo, nhưng chúng ta lại dựa
trên những thiết bị thực, với những hạn chế của nó. Các nghiên cứu
lý thuyết chỉ ra rằng các cơ cấu như vậy luôn có thể đem lại sự mất
ổn định. Ví dụ nếu lò xo ảo có độ cứng cao, tương tác giữa người
với lò xo có thể bất ổn định và không thể kiểm soát được, gây ra

nguy hiểm cho con người. Vì thế hiện nay, việc nâng cao độ cứng
của đối tượng trong khi vẫn đảm bảo độ ổn định cho nó là một
thách thức đối với các nhà nghiên cứu. Bản thân tác giả cũng đã
đưa ra một phương pháp hoàn toàn mới có thể nâng độ cứng của
đối tượng lên đến 200kN/m trong điều kiện sử dụng hệ điều hành


phi thời gian thực và tần số trích mẫu chậm. Tuy nhiên, 200kN/m
dù là một ngưỡng rất cao đối với đối tượng ảo, thì vẫn là tương đối
“mềm” đối với đối tượng thực tế. Hãy tưởng tượng khi bạn gõ tay
vào mặt bàn, độ cứng có thể lên tới hàng nghìn kN/m.
Một vấn đề nữa là áp dụng bài toán trong trường hợp cơ cấu nhiều
bậc tự do. Có thể nói, việc điều khiển cảm giác lực có liên quan
mật thiết về mặt lý thuyết với bài toán điều khiển lực (impedance
control) cho cánh tay robot. Vì thế với sự phát triển của lý thuyết
Impedance control trong công nghệ Robot ngày nay, hứa hẹn
những đột phá mới cho cộng nghệ Force Feedback của Haptic.
b) Công nghệ MEMS với cảm biến xúc giác:

● Các thành viên tại viện nghiên cứu ATR Intelligent Robotics và
phòng thí nghiệm truyền thông của Nhật Bản đang phát triển một
cảm biến xúc giác robot mà chính xác có thể đo áp lực bàn tay và
cầm từ con người. Điều này có thể được sử dụng trong một thế hệ
robot công nghiệp hỗ trợ của con người để cho một robot có thể
giữ một đối tượng với một lực bằng áp suất, như vậy nó sẽ không
bị rơi.
Thông qua việc thử nghiệm bằng cách sử dụng một bộ cảm biến
xúc giác gắn liền với những ngón tay của robot, Họ đã phát triển
một hệ thống hệ thống nhận dạng tự động để giữ các đối tượng.



Cấu trúc cơ bản của cảm biến xúc giác MEMS

● Sử dụng công nghệ nano, Họ tạo ra một cơ sở vi cấu trúc vững
chắc với lớp nhựa đàn hồi.
Khi 1 lực thẳng đứng hay nằm ngang tác dụng lên, nhựa thay đổi
hình dạng và cấu trúc rắn của nó cũng bị thay đổi .
Đây là một cấu trúc đơn giản để đo mức độ khác nhau của áp lực
và lực tay.
Chúng ta dễ dàng có thể thay đổi số lượng và mật độ cảm biến của
dòng điện đo được tùy thuộc vào mục đích và nhu cầu của các ứng
dụng cụ thể.
Do đó công nghệ này có thể được sử dụng không chỉ như một cảm
biến da robot nhưng cũng sẽ được điều chỉnh để các ứng dụng
khác trong tương lai gần.


Họ đã thành công trong việc phát triển 1 hình vuông mm một phần
tử cảm biến.
Vì vậy, họ đang cố gắng phát triển thêm một cảm biến có khả năng
phân biệt các điều kiện hấp dẫn theo những thông tin tích lũy được
cung cấp bởi các quá trình tín hiệu.


3.Các đột phá trong công nghệ cảm biến xúc giác:
Các đột phá công nghệ trong lĩnh vực cảm biến xúc giác gần đây
thường là những phát minh về các loại vật liệu mới ,cùng những
đột phá về công nghệ nhằm cải thiện và nâng cao tính năng của
cảm biến.
"Nếu bạn quan sát các cảm biến xúc giác hiện nay thì độ phân giải

của các thiết bị này là milimét.” Giáo sư Ravi Saraf (Đại học
Nebraska ở Lincohn, Mỹ) giải thích thành viên nhóm nghiên cứu.
"Trong khi độ phân giải của ngón tay người là 40 micron bằng nửa
đường kính sợi tóc cho nên điều này sẽ ảnh hưởng đến sự hiện thị
của thiết bị”


Giáo sư Saraf và người cộng sự TS.Vivek Mahesh wari nói họ đã
đạt được mức độ nhạy cảm cao bằng cách tạo ra lớp film mỏng
hình thành bởi các lớp kim loại và các lớp bán dẫn phần tử nano ở
trên và dưới các điện cực.
Khi lớp film này chạm vào bề mặt biến dạng tạo bởi ứng suất hay
áp suất làm nén các lớp khiến cho điện áp trong lớp film thay đổi
và ánh sáng sẽ phát ra từ các phần tử được biết như là hiệu ứng
điện phát quang. Ánh sáng này có thể nhận biết bới camera.

"Thật là tuyệt với chúng ta đã làm được một thiết bị có thể nhận
được thay đổi điện áp hoặc ánh sáng tỷ lệ một cách chính xác với
ứng suất chúng ta đưa vào” Giáo sư Saraf nói thêm.
Để chúng tỏ độ phân giải cao các nhà khoa học đã đã đưa động 1
cent Mỹ vào thực nghiệm, đồng tiến này được nhấn vào cảm biến
xúc giác này và nó hiện thị những nét lồi lõm trên động tiền như áo
của tồng thống Lincohn và các mẫu tự TY nằm ở bên góc.
Giáo sư Saraf nói lớp film cũng tương đồng như mức độ nhạy cảm
ngón tay người, nó cũng linh hoạt và bền vững để dử dụng nhiều
lần.
Và mới đây, đã có hai loại da điện tử mới được nghiên cứu song
song và các phiên bản đầu tiên của chúng đã ra đời, mang đến
niềm hy vọng cho những người phải sử dụng chân tay giả và cũng
lật một trang mới cho ngành sản xuất robot điện tử.



Da điện tử này được làm từ các dây nano bán dẫn làm từ silicon.
Mạng lưới nano là một cấu trúc vô cùng mỏng, chỉ bằng 10.000 lần
so với một sợi tóc của con người. Đây là lần đầu tiên da nhân tạo
được làm từ các vật liệu bán dẫn bằng chất vô cơ.

Sản phẩm hoàn thiện sẽ có khả năng cảm nhận vật thể tinh tế đáng
kinh ngạc.
Các kỹ sư của trường đại học California ở thành phố Berkeley đã
tạo ra da điện tử là mạng lưới sợi nano được tạo nên từ gecmani
(Ge) và silicon (Si). Cũng như cấu trúc da người, làn da này có cấu
tạo nhiều lớp: mạng lưới sợi nano này được phủ lên một màng
mỏng polyimide có độ dính cao, các transitor kích cỡ nano được
đặt lên phía trên mạng lưới sợi và lớp cuối cùng của "làn da" là
một lớp cao su đàn hồi, nhạy cảm. Làn da này chỉ cần chưa đến 5
vol để vận hành và có thể duy trì khả năng này sau khi thao tác
2.000 lần. Da điện tử có thể nhận biết áp lực trong khoảng từ 0 đến
15 kilopascal, đủ để đảm nhận các thao tác đơn giản hàng ngày
như đánh máy và cầm nắm một vật nhẹ.


"Chúng tôi mong muốn có thể tạo ra một lớp da phỏng theo da
người, tức là có thể cảm nhận và cầm nắm những vật nhỏ và dễ
vỡ"-giáo sư Ali Javey, trưởng nhóm nghiên cứu nói.
Ngày nay, các robot đã có thể thay con người làm được rất nhiều
việc phức tạp, nhưng do không có khả năng cảm nhận áp lực như
người nên chúng không thể thực hiện nhiều việc cần thiết cho cuộc
sống hàng ngày của người như cầm nắm các vật dụng dễ vỡ như
cốc chén thủy tinh, lật trang báo...

Ngay cả những người vụng về nhất cũng có thể cầm một quả trứng
mà không làm vỡ, thế nhưng đối với các robot-dù là phiên bản mới
tối tân nhất, chúng ta cũng luôn lo sợ chúng sẽ làm vỡ bát đĩa. Và
da nhân tạo có thể giúp khắc phục được vấn đề nan giải nhất này
của người máy, giúp chúng bớt vụng về hơn và "giống người" hơn.
Những người phải sử dụng chi giả cũng sẽ có thể có cảm giác về
lực khi tác động vào các vật như chi thật.
Loại da điện tử thứ hai dựa trên một tấm màng cao su có đặc tính
thay đổi độ dày theo áp lực. Những tụ điện được cấy vào trong
màng cao su để đo sự biến đổi của áp lực. "Tốc độ đáp ứng của da
điện tử này đối với áp lực tương đương với da người, tức là chỉ
trong vòng vài phần nghìn của giây. Đặc tính đó cho phép da điện
tử cảm nhận được áp lực ngay tức thì" -giáo sư Zhenan Bao,
trưởng nhóm nghiên cứu của Đại học Stanford nói.
Với cấu tạo theo kiểu "bánh sanwhich" gồm lớp cao su đàn hồi
nằm giữa hai tấm điện cực song song như vậy, "làn da điện tử có
độ nhạy cảm gấp 1000 lần da người, và nó có thể cảm nhận được
những động chạm nhẹ nhất như một cánh bướm bay qua".
"Chúng tôi đã tạo nên một cấu trúc siêu vi có tác dụng như một lò
xo lý tưởng"- bà cho biết thêm. Độ dày của loại da nhân tạo này,
bao gồm cả lớp cao su và hai lớp điện cực, chưa đến một millimet.


Chỉ cần thay đổi cấu trúc của cao su, chúng ta sẽ có các loại da với
các độ nhạy cảm khác nhau, phù hợp với các vị trí trên cơ thể cảm
nhận được các trạng thái lực khác nhau. Ví dụ, da ở đầu ngón tay
thì rất nhạy cảm, nhưng da ở khủy tay thì khá "trơ".
Làn da này có từ vài trăm nghìn cho đến 25 triệu "kim tự tháp"-các
đầu cảm ứng- trong mỗi centimet vuông. Dưới kính hiển vi có độ
phóng đại cao, "ma trận" với nhiều cấu trúc nhỏ xíu này giống như

một thế giới kỳ lạ của nền văn minh Ai Cập cổ đại.
Mật độ dày đặc của các đầu cảm ứng này đã cho phép cảm nhận
được những lực vô cùng nhỏ. Bằng cách thay đổi cấu hình của các
vi cấu trúc này, làn da có thể cảm nhận được những chi tiết tinh vi
của vật thể. Với độ phân giải cao hơn, làn da có thể nhìn được cả
các chi tiết nhỏ trên một đồng xu. Liệu chúng ta có thể hy vọng về
một làn da nhân tạo "biết nhìn", tức là có thể kết hợp xúc giác và
thị giác của con người trên một làn da điện tử?
Giới khoa học đánh giá rất cao cả hai thành tựu đột phá này và
chúng ta mong chờ sự ra đời của một sản phẩm mới kết hợp sự
linh hoạt của thiết bị của nhóm Ali Javey và nhạy cảm với từng áp
lực siêu nhỏ của Zhenan Bao. Khi đó, chúng ta có thể có những
chú robot với những đặc tính siêu đẳng có thể thực hiện được
những động tác vô cùng tinh tế, hiện thực hóa ước mơ "siêu nhân"
của con người.

Phần 2 : Những Ứng Dụng Của Cảm Biến Xúc Giác
Cảm biến xúc giác được ứng dụng trong nhiều nghành khoa học kỹ
thuật ,đặc biệt là lĩnh vực robot và y học. Và đây cũng là 2 lĩnh vực
ứng dụng chính của cảm biến xúc giác. Dưới đây em xin trình bày
ứng dụng của cảm biến xúc giác trong hai lĩnh vực này.


1. Trong lĩnh vực robot:
Đây là 1 lĩnh vực ứng dụng đầy tiềm năng của cảm biến xúc
giác khi mà thế kỉ 21 là thế kỉ của của những robot có thể hoạt
động như con người. Bằng việc sủ dụng trí thông minh nhân tạo
và các cảm biến xúc giác để tạo ra trí tuệ ,vá xúc cảm cho ro bot
thì điều đó là hoàn toàn có thể xảy ra.
Một số hình ảnh về robot giống người:


Robot siêu thông minh của Nhật Bản


Robot tình dục đầu tiên trên thế giới được trang bị những cảm
biến xúc giác

Một thế hệ robot thông minh nữa của Nhật Bản


2.Trong lĩnh vực y tế :
Y tế là một lĩnh vực ứng dung hết sức tuyệt vời của cảm biến
xúc giác với những thành tựu to lơn mà nó có thể đem lại cho
loài người.
Từ việc chế tạo chân tay giả đến việc sử dụng những cánh tay
robot có gắn cảm biến xúc giác để tiến hành những ca phẫu
thuật phức tạp.
Mới đây, trường đại học Keio của Nhật Bản đã phát triển được
một rô bốt cảm biến xúc giác mới, cho phép các người điều
khiển có thể cảm nhận được chính xác dụng cụ đang hoạt động.
Hệ thống này, còn được gọi là các cánh tay giúp việc được trang
bị với bộ cảm biến xúc giác, phản hồi chính xác từng cử động
của vật thể mà chiếc kẹp ro bot đang chạm vào.
Giáo sư Morikawa thuộc khoa nhi, Đại học Keio đã giải thích
rằng điều này sẽ cho phép các bác sĩ phẫu thuật có thể cảm nhận
được những gì robot đang chạm vào.
Giáo sư Morikawa
Đại học Keio
"Khi bác sĩ phẫu thuật sử dụng cánh tay giúp việc, họ chủ yếu
dựa vào đôi mắt của mình để đánh giá sự tác động xảy ra trên

các khoang và không thực sự phải chạm vào nó. Áp lực quá
nặng nề trong việc cắt các mô sẽ không còn xảy ra nếu sử dụng
hệ thống này. Các cánh tay giúp việc này sẽ giúp các bác sỹ cảm
nhận được sự đàn hồi của khoang, và sẽ đánh giá được nên áp
dụng những tác động mạnh đến đâu”
Những cuộc phẫu thuật với những vết mổ nhỏ đang ngày càng
trở nên phổ biến trong những năm gần đây.


Các bác sỹ giải phẫu đã phải làm việc với những chiếc kẹp vốn
không cung cấp cho họ đủ thông tin rằng, họ cần phải tác động
bao nhiêu lực.
Các robot mới sẽ bắt chước động tác cổ tay và ngón tay của bác
sỹ phẫu thuật, cho phép các bác sỹ phẫu thuật có thể làm việc
gần bệnh nhân hoặc thậm chí, từ một địa điểm xa.
Ông Kohei Ohnishi
Đại học Keio
"Trong hệ thống thử nghiệm này, áp lực tối thiểu sẽ vào khoảng
1 gam, tương đương với khối lượng của 1 đồng xu nhỏ. Và đó là
đủ cho một cuộc phẫu thuật. Chúng tôi cũng có một số loại công
nghệ rất đặc biệt để tăng cường các cảm biến xúc giác. Vì vậy,
chúng tôi cũng có thể tăng cường mức độ chịu lực lên 10 hoặc
20 lần nữa”
Một ưu điểm khác của hệ thống cánh tay giúp việc này là nó có
thể tái tạo lại các hoạt động được tạo bởi những bác sỹ phẫu
thuật giỏi, và làm tư liệu nghiên cứu cho các bác sĩ phẫu thuật
mới.
Nó cũng sẽ giúp đa dạng hóa các cơ hội trong ngành giáo dục y
tế.



Sử dụng cánh tay robot dể phẫu thuật
Ngoài ra việc sử dụng cảm biến tiếp xúc để tạo chân tay giả mà
cao hơn là tạo ra những lớp da điện tử với độ nhậy cao giống da
người ,giúp cho việc chữa trị cho những người tàn phế và bị
bỏng cũng hết sức đáng chú ý.

Sản suất chân tay giả


Hình ảnh 1 lớp da nhan tạo
3.Các lĩnh vực khác :
Ngoài 2 lĩnh vực chính ở trên ,cảm biến xúc giác còn được ứng
dụng trong lĩnh vực truyền thông ,trò chơi điện tử ………

Cảm biến xúc giác ứng dụng trong các thiết bị truyền thông