Forschung -

Augengesteuerte weiche Linse als Mensch-Maschine-Schnittstelle

Ein Forschungsteam unter der Leitung der University of California San Diego entwickelte eine weiche robotische Linse, deren Bewegungen durch die Augen gesteuert werden - zwei Mal blinzeln und die Linse zoomt ein und aus. Schaut man nach links, rechts, oben oder unten wird die Linse folgen.

Die Linse ist das erste Beispiel für eine Schnittstelle zwischen Mensch und 'weichen' Maschinen. "Die Mensch-Maschine-Schnittstelle, wie wir sie kennen, beinhaltet klassische Maschinen: Computer, Rollstühle und starre Robotik zum Beispiel. Die Innovation in diesem Fall ist die Schnittstelle zur Softrobotik."

Dies kann wirklich neue Möglichkeiten in diesem Bereich eröffnen", sagte Shengqiang Cai, Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der UC San Diego, der die Forschung leitete.

Mögliche Anwendungen des Systems sind Sehprothesen, verstellbare Brillen, VR und 'sehende' Softroboter.

Das Prototypensystem reagiert auf die elektrischen Signale, die während der Augenbewegungen erzeugt werden, die sogenannten elektrookulografischen Signale.

Patches von Elektroden, die auf der Haut um die Augen herum platziert sind, messen diese Signale und übertragen sie über einen Signalprozessor an die Linse.

Das System ist so konzipiert, dass es die Funktionsweise des menschlichen Auges nachahmt. Die Linse selbst besteht aus Salzwasser, das von zwei elektroaktiven Elastomerfolien umgeben ist, die wie Muskeln wirken.

Sie können ihre Struktur erweitern, zusammenziehen oder ändern, sobald ein elektrisches Potenzial angelegt wird. Dadurch kann das Objektiv in vier Richtungen schauen und seinen Fokuspunkt ändern. Da die Linse aus weichen Materialien besteht, kann sie ihre Brennweite um bis zu 32 Prozent verändern.

Die Linse wurde als "Proof of Concept" für weiche aktive Materialien entwickelt, die sich durch Signale aus dem Körper fernsteuern lassen.

"Die Idee hinter diesem Projekt ist sehr allgemein", sagte Cai. "In dieser Demonstration verwenden wir Signale, die durch Augenbewegungen erzeugt werden, um eine weiche abstimmbare Linse zu steuern."

"Aber im Prinzip könnten wir diese Idee erweitern und andere biologische Signale (Handbewegung, Herzschlag, usw.) nutzen, um zum Beispiel Softgripper zu steuern. Diese Technologie birgt mehr Potenzial als nur eine bestimmte Anwendung oder ein kommerzielles Produkt. Und das ist es, was ich wirklich aufregend finde."

Cai und seine Kollegen haben ihre Ergebnisse in "Advanced Functional Materials" veröffentlicht.

Schrifttum: “A Biomimetic Soft Lens Controlled by Electrooculographic Signal.” Co-authors include Jinrong Li, Yang Wang and Sheng Xu, UC San Diego; and Liwu Liu, Yanju Liu and Jinsong Leng, Harbin Institute of Technology, China.

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