Технологический институт Джорджии представляет мягкую линзу со световым приводом, которая имитирует человеческое зрение для робототехники

Технологический институт Джорджии, Атланта, Джорджия

Светочувствительные гидрогелевые мягкие линзы, разработанные исследователями из лаборатории профессора Шу Цзя Coulter BME. (Изображение:Технологический институт Джорджии)

Команда биомедицинских инженеров из Технологического института Джорджии представила прорыв в области адаптивной оптики:биомиметическую мягкую линзу с питанием от света, которая имитирует способность человеческого глаза перефокусироваться и приспособиться к изменяющимся условиям освещения. Исследование опубликовано в журнале Science Robotics. , открывает новые возможности для мягкой робототехники, биомедицинской визуализации и автономных систем технического зрения.

Вдохновленный реакцией человеческого глаза на свет, ведущий автор Кори Чжэн, доктор философии. Кандидат кафедры биомедицинской инженерии Уоллеса Х. Коултера разработал систему линз, которая использует активируемые светом искусственные мышцы для управления фокусным расстоянием. При освещении эти мышцы сокращаются и растягивают хрусталик, обеспечивая точную оптическую настройку без электроники и батареек.

«Человеческий глаз действительно силен во многих отношениях», — сказал Чжэн. "Он компактен, вы можете менять фокус, чтобы смотреть на близкие или удаленные объекты, и он защищает себя от света с помощью зрачков. Вдобавок ко всему, он имеет потрясающее разрешение".

Светочувствительная гидрогелевая мягкая линза (PHySL) полностью изготовлена из мягких, биобезопасных материалов, что делает ее идеальной для применений, где жесткая оптика непрактична, например, для мягких роботов и медицинских устройств, которые безопасно взаимодействуют с тканями. В основе конструкции лежит термочувствительный гидрогель — водопоглощающий полимер, обычно встречающийся в таких продуктах, как контактные линзы, — наполненный графеном, который преобразует свет в тепло, вызывая изменения формы, которые действуют как искусственные мышцы. Это свойство позволяет управлять объективом удаленно без необходимости использования аккумулятора или проводного подключения.

В ходе лабораторных испытаний исследователи продемонстрировали, что различные схемы освещения могут контролировать фокусное расстояние, движение линзы и даже вызывать определенные оптические аберрации. Эта адаптивная способность позволила им захватывать высококачественные изображения объектов, начиная от отдельных камер и заканчивая целыми комнатами. Производительность их системы, как по диапазону смещения фокуса, так и по разрешению, была сопоставима с человеческим глазом.

Команда также представила прототип камеры без электроники, сочетающей мягкую линзу со схемой формирования изображения на основе жидкости, приводимой в действие активируемыми светом клапанами для управления потоком жидкости вместо традиционных электронных фотодетекторов. Это нововведение может быть использовано в химических или пассивных мягких системах, обеспечивая повышенную автономность биомиметических роботов.

Исследование проводилось в сотрудничестве с профессором BME Шу Цзя, старшим автором исследования.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Шу Цзя по адресу:Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript. или Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript.; 404-894-0290.