Нещодавно розроблена електронна шкіра вдосконалює гуманоїдну робототехніку

Удосконалення штучної або електронної шкіри є фундаментальними для створення гуманоїдних роботів, оскільки шкіра забезпечує нас, людей, відчуттям дотику, здатністю виявляти температуру та біль, а також багатьма іншими важливими аспектами життя. Людське тіло має тактильні рецептори, розташовані в шкірі, що дозволяє нам перетворювати температурні чи механічні подразники в електричні сигнали для мозку.

Надзвичайно важко відтворити ці здібності в електронній шкірі, і сучасні версії здатні лише окремо виявляти рух або температуру. До цих пір не було нічого, що могло б робити те й інше одночасно, як людська шкіра.

Мультимодальна іонно-електронна шкіра

Дослідницька група Стенфордського університету розробила нову мультимодальну іонно-електронну шкіру, яка здатна робити саме це. Застосовуючи спеціальні властивості іонних провідників, команда змогла створити прості структури, які дозволяють електронній шкірі одночасно вимірювати температуру та механічну стимуляцію.

До команди увійшли професор POSTECH Unyong Jeong і доктор Insang You з кафедри матеріалознавства та інженерії, а також професор Zhenan Bao. Висновки були опубліковані в наукаНа листопаді 20.

До цієї розробки електронна шкіра часто страждала від великих похибок у вимірюванні температури, коли до неї застосовувалися механічні подразники. Команда поглянула на людську шкіру як натхнення та створила датчик з електролітами, оскільки вони відповідають за те, щоб людська шкіра могла вільно розтягуватися, не руйнуючись. Матеріал іонного провідника, який містить електроліти, може мати різні вимірювані властивості залежно від частоти вимірювання.

Завдяки всьому цьому команда розробила багатофункціональний штучний рецептор, здатний вимірювати тактильні відчуття та температуру одночасно. Команда змогла вивести час релаксації заряду та нормалізовану ємність, які є двома змінними, які можуть вимірювати температуру та рухи, не реагуючи на інші.

Нещодавно розроблений штучний рецептор має багато потенційних комерційних застосувань, оскільки він може точно вимірювати температуру прикладеного об’єкта та профіль деформації під впливом зовнішніх подразників.

Гуманоїдна шкіра

Що стосується мультимодальної іонно-електронної шкіри, її можна застосувати до переносних температурних датчиків або шкір роботів, щоб зробити їх більш гуманоїдними.

Доктор Інсанг Ю є першим автором дослідження.

«Коли вказівний палець торкається електронної шкіри, електронна шкіра виявляє контакт як зміну температури, а коли палець штовхає шкіру, задня частина контактної зони розтягується і розпізнає це як рух», — сказав Ти. «Я підозрюю, що цей механізм є одним із способів, за допомогою яких людська шкіра розпізнає різні подразники, такі як температура та рух».

Чон був відповідним автором.

«Це дослідження є першим кроком у відкритті дверей для мультимодальних електронних досліджень шкіри з використанням електролітів», — сказав Чон. «Кінцевою метою цього дослідження є створення штучної іонно-електронної шкіри, яка імітує людські тактильні рецептори та нейротрансмітери, що допоможе відновити відчуття дотику у пацієнтів, які втратили тактильні відчуття через хворобу або нещасний випадок».