Разработанная специалистами Кембриджского университета и Университетского колледжа Лондона синтетическая «кожа» представляет собой мягкий, проводящий материал, который способен принимать сложные формы и адаптироваться под разнообразные задачи, от распознавания температуры и давления до определения повреждений и многоточечного касания. В отличие от большинства существующих сенсорных систем, где для передачи разных типов ощущений используются отдельные датчики, новая разработка представляет собой единый материал, который функционирует как единая сенсорная поверхность. Это приближает разработку к настоящей человеческой коже, в которой нервные окончания распределены по всей поверхности и обрабатывают многочисленные сигналы одновременно.
Ключ к исключительно высокой чувствительности нового покрытия — в его внутренней структуре: внутри материала скрываются более 860 тысяч микроскопических каналов, через которые проходят сигналы — они и позволяют распознавать множество видов взаимодействия с окружающей средой. Электронная кожа способна различать легкое прикосновение, высокую или низкую температуру, повреждение острым предметом или давление, сразу на несколько разных точек. Команда также воспользовалась машинным обучением, чтобы научить систему определять, какие из этих каналов наиболее важны для каждого типа взаимодействия, оптимизировав таким образом реакцию системы в целом на различные внешние стимулы.
Важными плюсами технологии являются ее низкая стоимость и легкость в производстве. Материал напоминает по консистенции желе, его можно плавить и отливать из него формы любой сложности. В одном из экспериментов ученые создали форму руки и встроили в нее 32 электрода, установленные в районе запястья. Несмотря на скромное число сенсорных точек, система смогла зафиксировать более 1,7 миллиона сигналов, что свидетельствует о высокой плотности и эффективности восприятия по всей поверхности. В ходе испытаний ученые моделировали различные воздействия: обжигали «кожу» горячим воздухом, нажимали на нее пальцами и роботизированными манипуляторами, наносили порезы скальпелем. Все полученные данные использовались для обучения нейросети, которая интерпретировала физические сигналы и корректно распознавала тип воздействия.
Необходимость оснащать материал разными датчиками для разных типов прикосновений приводит к удорожанию и усложнению в изготовлении такого материала. Мы хотели разработать технологию, которая сможет обнаруживать несколько типов прикосновений одновременно.
Прочность и простота производства делают эту технологию особенно перспективной для массового внедрения. Потенциальные области применения включают не только создание реалистичных протезов и гуманоидных роботов, но и использование в автомобильной промышленности, а также в операциях по ликвидации последствий стихийных бедствий.
Хотя искусственная кожа еще не достигла чувствительности, сопоставимой с человеческой, разработчики считают, что на сегодняшний день это одна из самых совершенных сенсорных систем в своей категории. В дальнейших исследованиях команда планирует повысить прочность материала и протестировать его в реальных сценариях взаимодействия роботов с окружающей средой.
Ранее ученые создали роборуку, которая хватает предметы как человек.
