Розроблено нову електронну шкіру, що просунула робототехніку андроїдів

Досягнення в галузі штучної або електронної шкіри є фундаментальними для створення андроїдних роботів, оскільки шкіра забезпечує нам людей відчуття 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 температуру або механічні стимули в електричні сигнали для мозку.

Це дуже складно відтворити ці можливості в електронній шкірі, а сучасні версії можуть лише виявляти рух або температуру окремо. Ще не було жодної, що могла б робити обидва одночасно, як людська шкіра, поки що.

Багатофункціональна іон-електронна шкіра

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

До команди 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 розвитку електронна шкіра часто страждала від великих похибок при вимірюванні температури, коли механічні стимули застосовувалися до неї. Команда звернулася до людської шкіри як джерела натхнення та створила сенсор з електролітами, оскільки вони відповідають за надання людській шкірі здатності розтягуватися без розриву. Матеріал іонного провідника, який містить електроліти, може мати різні вимірювані властивості залежно від частоти вимірювання.

Через все це команда розробила багатофункціональний штучний рецептор, здатний вимірювати тактильне відчуття та температуру одночасно. Команда змогла вивести час релаксації заряду та нормалізовану ємність, які є двома змінними, що можуть вимірювати температуру та рух без реакції на інше.

Нова розроблена штучна шкіра має багато потенційних комерційних застосунків, оскільки вона може точно вимірювати температуру прикладеного об’єкта та профіль деформації при зовнішніх стимулах.

Шкіра андроїда

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

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 області розтягується та розпізнає її як рух”, – сказав Ю. “Я підозрюю, що цей механізм є одним із способів, яким справжня людська шкіра розпізнає різні стимули, такі як температура та рух”.

Jeong був відповідальний автор.

“Це дослідження є першим кроком у відкритті дверей для багатомодальної електронної шкіри з використанням електролітів”, – сказав Джіонг. “Остання мета цього дослідження – створити штучну іон-електронну шкіру, яка імітує людські тактильні рецептори та нейротрансмітери, що допоможе відновити відчуття дотику у пацієнтів, які втратили тактильне відчуття через захворювання або нещасні випадки”.