Cảm biến xúc giác ba trục mở đường cho robot và thiết bị đeo thông minh
Cảm biến xúc giác ba trục đang tiến gần hơn tới robot và thiết bị đeo. Công nghệ này cho phép hệ thống đo đồng thời lực theo ba chiều, gồm lực ép vuông góc và lực trượt, thay vì chỉ ghi nhận một trục lực như nhiều cảm biến truyền thống. Khả năng tách tín hiệu theo thời gian thực giúp robot, da điện tử và giao diện người máy phản ứng chính xác hơn khi tiếp xúc với môi trường.
Điểm khác biệt nằm ở khả năng nhận biết lực theo không gian với độ chi tiết cao. Khi kết hợp điện tử mềm và các mảng cảm biến mật độ lớn, cảm biến ba trục có thể hỗ trợ robot cầm nắm vật dễ vỡ, theo dõi nguy cơ trượt ở đầu ngón tay robot, tái tạo địa hình ba chiều và cung cấp phản hồi xúc giác trong thực tế ảo hoặc thực tế tăng cường. Trong thiết bị đeo, công nghệ này có thể xuất hiện ở vòng phản hồi xúc giác, hệ thống theo dõi tín hiệu sinh lý liên tục, chi giả và da điện tử mô phỏng chức năng cảm nhận cơ học của da người.
Các chỉ số kỹ thuật cho thấy công nghệ đã đạt mức hiệu năng đáng chú ý. Một số hệ cảm biến ghi nhận độ phân giải không gian 15 micromet, cao hơn khả năng phân biệt của đầu ngón tay người; tín hiệu vẫn ổn định sau hơn 50.000 chu kỳ tải cơ học; độ nhạy đạt 3,5 kPa^-1 trong dải áp suất thấp 0-50 Pa và 0,134 N^-1 khi đo lực tiếp tuyến trong dải 0-0,5 N. Các hướng phát triển hiện nay bao gồm cảm biến áp điện trở, áp điện, điện dung, ma sát điện, quang học, từ tính và khí nén, cùng các phương pháp tách lực dựa trên thiết kế cấu trúc, tín hiệu điện, từ trường, quang học và học máy.
Dù vậy, bài toán thương mại hóa vẫn chưa đơn giản. Cảm biến cần nhạy hơn nhưng không được nhiễu chéo giữa các trục; cần bền hơn nhưng vẫn phải mỏng, linh hoạt và dễ tích hợp vào tay máy, giao diện xúc giác VR, thiết bị y tế hoặc nền tảng đeo trên da. Vật liệu nano, vật liệu composite, thiết kế cấu trúc cảm biến và các mô hình học máy như CNN, DNN, LSTM hoặc VGG đang được dùng để cải thiện xử lý tín hiệu, nhận dạng bề mặt, đánh giá độ cứng vật liệu, nhận biết hình dạng vật thể và diễn giải tín hiệu sinh lý.
Nếu giải quyết được cân bằng giữa hiệu năng, độ bền và khả năng tích hợp, cảm biến xúc giác ba trục có thể trở thành lớp cảm nhận cốt lõi của robot cộng tác, chi giả thông minh, da điện tử và thiết bị đeo y tế. Tác động lớn nhất sẽ nằm ở việc giúp máy móc không chỉ nhìn và tính toán tốt hơn, mà còn cảm nhận tiếp xúc một cách chính xác hơn.