Учёные из Кембриджа и Университетского колледжа Лондона разработали инновационную роботизированную кожу, способную ощущать прикосновение, температуру и даже «боль». Это технологическое решение делает возможным появление роботов с осязанием, приближая машины к чувствительности человеческой кожи.
В отличие от традиционных искусственных кож для роботов, которые полагаются на отдельные сенсоры, распределённые по поверхности, новая разработка представляет собой цельный материал — гелевую, проводящую среду, способную одновременно улавливать множество физических воздействий: давление, тепло, укол, порез или сразу несколько точек контакта.
Как это работает
Основа новой кожи — растяжимый гидрогель с высокой проводимостью, изготовленный на основе желатина. Он легко формуется в нужные формы и обладает устойчивостью к повреждениям. На его поверхности сформировано более 860 000 микроканалов, которые позволяют регистрировать множество параметров окружающей среды. Всего 32 электрода, размещённые на запястье роботизированной руки, позволили собрать свыше 1,7 млн единиц данных со всей поверхности «кожи».
Исследователи использовали комбинацию физических экспериментов и методов машинного обучения, чтобы «научить» искусственную кожу отличать различные типы касаний. Эксперименты включали в себя прикосновения руками и механическими манипуляторами, воздействие горячим воздухом, лёгкие и сильные нажатия, а также имитацию повреждений — разрезы скальпелем.
Преимущества новой технологии
- Мультисенсорное восприятие в одном материале (давление, температура, повреждение).
- Низкая стоимость и простота производства, что делает технологию подходящей для массового применения.
- Высокая пространственная чувствительность — покрытие большой поверхности с минимальным количеством датчиков.
- Возможность применения в гуманоидах, протезировании, автомобилестроении, аварийно-спасательных операциях и других отраслях.
Ближе к человеку
Хотя новая электронная кожа для роботов ещё не дотягивает до уровня чувствительности человеческой кожи, она уже превосходит существующие решения на рынке по универсальности и эффективности. В будущем команда планирует улучшить износостойкость и расширить практическое применение технологии в реальных задачах.
Исследование опубликовано в журнале Science Robotics. Проект поддержан программой Samsung Global Research Outreach, Королевским обществом Великобритании и Советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC, UKRI).