Deze zachte robotogen werken net als de onze, zonder elektronica

Camera's zitten tegenwoordig overal: in je smartphone, maar ook onder meer in robots, medische instrumenten en beveiligingssystemen. Al die camera's hebben één ding gemeen: ze zijn gemaakt van harde, stijve onderdelen en zitten bomvol elektronica. Onderzoekers van Georgia Tech hebben nu een lens ontwikkeld die zacht en flexibel is, net als het menselijk oog.

De lens heet PHySL. Dat staat voor photo-responsive hydrogel soft lens. In gewone mensentaal: een zachte lens die reageert op licht. Bijzonder is dat hij geen elektronica nodig heeft om scherp te stellen. In plaats daarvan gebruikt hij kunstmatige spieren die samentrekken wanneer er licht op valt.

Hoe werkt het menselijk oog?

De lens in je oog bestaat niet uit glas, maar uit zacht en flexibel weefsel. Rondom de lens zitten spiertjes, de zogenoemde ciliaire spieren, die de vorm ervan kunnen veranderen. Wanneer je naar iets dichtbij kijkt, trekken die spieren samen en wordt de lens boller. Bij iets ver weg ontspannen ze en wordt de lens platter. Zo kun je automatisch scherpstellen.

Normale camera's doen hetzelfde, maar dan met harde glazen lenzen die mechanisch heen en weer geschoven worden. Dat werkt prima, maar het maakt camera's log, breekbaar en ongeschikt voor toepassingen waar flexibiliteit belangrijk is.

Kunstmatige spieren van gel

De PHySL-lens lost dat op met een hydrogel. Dat is een materiaal dat vooral uit water bestaat en de consistentie heeft van stevig gelei. Dit materiaal vormt de kunstmatige spieren rond de lens. Wanneer je licht op de hydrogel schijnt, trekt het materiaal samen, net zoals echte spieren dat doen.

Door selectief verschillende delen van de hydrogel te belichten, kunnen de onderzoekers de vorm van de lens aanpassen. Meer licht op één kant maakt de lens asymmetrisch; gelijkmatig licht maakt hem boller of platter. Het resultaat is een lens die kan scherpstellen zonder dat er iets aan hoeft te raken.

Waarom dit belangrijk is

De zachte lens is vooral interessant om zachte robots te maken. Zachte robots zijn niet per se robots die op mensen lijken. Denk eerder aan chirurgische instrumenten die door kronkelende bloedvaten moeten navigeren of grijpers die kwetsbare voorwerpen moeten oppakken.

Voor dit soort toepassingen is een zachte camera ideaal. De PHySL-lens kan buigen en draaien zonder beschadigd te raken. En omdat hij geen elektronica nodig heeft, is hij geschikt voor omgevingen waar stroom een probleem is, zoals in het menselijk lichaam.

Camera zonder stroom

De onderzoekers hebben al een prototype gebouwd van een complete camera die zonder elektronica werkt. Naast de zachte lens gebruiken ze een chip die eveneens op licht reageert. Het volgende doel is om dit systeem in een zachte robot te bouwen, zodat die kan 'zien' zonder traditionele elektronica.

Er is wel nog werk aan de winkel. De huidige hydrogels reageren niet razend snel, dus de onderzoekers willen nieuwere materialen testen die sneller en krachtiger samentrekken. 

Lees meer over wetenschap en mis niets met de Bright-app.