Нова розробка електронної шкіри просунула робототехніку гуманоїдів

Дослідження в галузі штучної або електронної шкіри є фундаментальними для створення гуманоїдних роботів, оскільки шкіра забезпечує нам відчуття дотику, здатність виявляти температуру та біль, а також багато інших важливих аспектів життя. У людському тілі є тактильні рецептори, розташовані в шкірі, які дозволяють нам перетворювати температуру або механічні стимули в електричні сигнали для мозку.

Це дуже важко повторити ці можливості в електронній шкірі, і сьогодні версії можуть лише виявляти рух або температуру окремо. Не було жодної, яка могла б робити обидва одночасно, як людська шкіра, аж поки тепер.

Багатофункціональна іонно-електронна шкіра

Команда дослідників із Стенфордського університету розробила нову багатофункціональну іонно-електронну шкіру, яка здатна зробити саме це. Застосовуючи спеціальні властивості іонних провідників, команда змогла створити прості структури, які дозволяють електронній шкірі вимірювати температуру та механічну стимуляцію одночасно.

У команду входили професор Unyong Jeong з POSTECH та доктор Insang You з кафедри матеріалознавства та інженерії, а також професор Zhenan Bao. Результати були опубліковані в Science 20 листопада.

До цього відкриття електронна шкіра часто страждала від великих похибок при вимірюванні температури, коли до неї прикладалися механічні стимули. Команда звернулася до людської шкіри як до джерела натхнення та створила сенсор з електролітами, оскільки вони відповідають за те, що людська шкіра може розтягуватися без розриву. Матеріал іонного провідника, який містить електроліти, може мати різні вимірювані властивості залежно від частоти вимірювання.

Усі ці дослідження призвели до розробки багатофункціонального штучного рецептора, здатного вимірювати тактильні відчуття та температуру одночасно. Команда змогла отримати час релаксації заряду та нормалізовану ємність, які є двома змінними, що можуть вимірювати температуру та рух без реакції на інше.

Нова розробка штучного рецептора має багато потенційних комерційних застосувань, оскільки вона може точно вимірювати температуру прикладеного об’єкта та профіль деформації при зовнішніх стимулах.

Гуманоїдна шкіра

Що стосується багатофункціональної іонно-електронної шкіри, її можна застосувати до носимих температурних сенсорів або шкір роботів, щоб зробити їх більш гуманоїдними.

Доктор Insang You є першим автором дослідження.

«Коли вказівний палець торкається електронної шкіри, електронна шкіра виявляє контакт як зміну температури, а коли палець тисне на шкіру, задня частина контактної зони розтягується та визнає це як рух», – сказав Ю. «Я підозрюю, що цей механізм є одним із способів, яким справжня людська шкіра визнає різні стимули, такі як температура та рух».

Jeong був відповідальний автор.

«Це дослідження є першим кроком у відкритті дверей для багаторазової електронної шкіри з використанням електролітів», – сказав Джионг. «Остаточною 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 відчуття дотику через хворобу чи нещасні випадки».