Первая в истории растягивающаяся электронная кожа может придать роботам и другим устройствам такую же мягкость и чувствительность к прикосновениям, как у человека, открывая новые возможности для выполнения задач, требующих высокой точности и контроля силы.

Новая растягивающаяся электронная кожа, разработанная исследователями из Техасского университета в Остине, решает основную проблему, связанную с развитием этой технологии. Существующие технологии электронной кожи теряют точность восприятия по мере растяжения материала, но с этой новой версией дело обстоит иначе.

«Как человеческая кожа должна растягиваться и сгибаться, чтобы соответствовать нашим движениям, так и электронная кожа», — говорит Наншу Лу, профессор кафедры аэрокосмической техники и инженерной механики Кокрелловской инженерной школы, возглавлявший проект. «Независимо от того, насколько сильно растягивается наша электронная кожа, реакция на давление не меняется, и это значительное достижение».

Новое исследование было опубликовано в журнале Matter.

По замыслу Лу, растягивающаяся электронная кожа станет важнейшим компонентом роботизированной руки, способной по мягкости и чувствительности прикосновений сравниться с человеческой рукой. Это может быть применено в медицине, где роботы смогут проверять пульс пациента, вытирать тело или массировать какую-либо его часть.

Зачем нужен робот-медсестра или физиотерапевт? Во всем мире миллионы людей стареют и нуждаются в уходе, причем в большем количестве, чем может обеспечить глобальная медицинская система.



«В будущем, если пожилых людей будет больше, чем сиделок, это приведет к кризису во всем мире», — говорит Лу. «Нам нужно найти новые способы эффективного и бережного ухода за людьми, и роботы — важная часть этого пазла».

Помимо медицины, роботы, заботящиеся о людях, могут быть задействованы при стихийных бедствиях. Например, они могли бы искать раненых и застрявших людей во время землетрясения или обрушения здания и оказывать помощь на месте, например, делать искусственное дыхание.

Технология электронной кожи ощущает давление при контакте, позволяя подключенному устройству узнать, какое усилие необходимо приложить, чтобы, например, взять чашку или прикоснуться к человеку. Но когда обычная электронная кожа растягивается, она также чувствует эту деформацию. Эти показания создают дополнительный шум, который искажает способность датчиков воспринимать давление. Это может привести к тому, что робот приложит слишком много силы, чтобы взять что-то.

Растяжимость позволила исследователям создать надувные зонды и захваты, которые могут менять форму для выполнения различных чувствительных задач, основанных на осязании. Надутый зонд, обмотанный кожей, использовался на людях для точной регистрации пульса и пульсовых волн. Сдутые захваты могут плотно прилегать к тумблеру, не роняя его, даже если внутрь опустить монету. Устройство также надавило на хрустящую оболочку тако, не сломав ее.

Ключом к этому открытию стал инновационный гибридный датчик давления, над которым Лу и его соавторы работали в течение многих лет. В то время как обычные электронные кожи являются либо емкостными, либо резистивными, гибридная электронная кожа использует обе реакции на давление. Совершенствование этих датчиков и их сочетание с растягивающимися изоляционными и электродными материалами позволило создать эту инновационную электронную кожу.

Лу, которая также работает на кафедре биомедицинской инженерии, факультета электротехники и вычислительной техники Chandra Family, кафедре машиностроения Уокера и в Техасском институте материалов и ее команда сейчас работают над потенциальным применением.

Они сотрудничают с Роберто Мартином-Мартином, доцентом кафедры информатики Колледжа естественных наук, чтобы создать роботизированную руку, оснащенную электронной кожей.

Исследователи и Техасский университет подали предварительную патентную заявку на технологию электронной кожи, а Лу готова сотрудничать с робототехническими компаниями, чтобы вывести ее на рынок.


Источник: techxplore.com