Растягивающаяся электронная кожа может дать роботам чувствительность к прикосновениям на уровне человека

Первая в мире эластичная электронная кожа могла бы обеспечить роботам и другим устройствам такую ​​же мягкость и чувствительность к прикосновениям, как и человеческая кожа, открывая новые возможности для выполнения задач, требующих большой точности и контроля силы.

Новая растягивающаяся электронная кожа, разработанная исследователями Техасского университета в Остине, решает главное узкое место в новых технологиях. Существующая технология e-skin теряет точность измерения по мере растяжения материала, но в новой версии дело обстоит иначе.

«Подобно тому, как человеческая кожа должна растягиваться и сгибаться, чтобы приспособиться к нашим движениям, электронная кожа тоже должна растягиваться», — сказал Наньшу Лу, ​​профессор кафедры аэрокосмической техники и инженерной механики Инженерной школы Кокрелла, который руководил проектом. «Независимо от того, насколько сильно растягивается наша электронная кожа, реакция на давление не меняется, и это значительное достижение».

Новое исследование опубликовано в Иметь значение.

Лу рассматривает растягивающуюся электронную кожу как важнейший компонент руки робота, способный обеспечить тот же уровень мягкости и чувствительности при прикосновении, что и человеческая рука. Это можно применить к медицинской помощи, где роботы смогут проверять пульс пациента, вытирать тело или массировать часть тела.

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

«В будущем, если у нас будет больше пожилых людей, чем доступных лиц, осуществляющих уход, это станет кризисом во всем мире», — сказал Лу. «Нам необходимо найти новые способы эффективного и бережного ухода за людьми, и роботы являются важной частью этой головоломки».

Помимо медицины, роботы, ухаживающие за людьми, могут быть задействованы во время стихийных бедствий. Они могли бы, например, искать раненых и людей, оказавшихся в ловушке в результате землетрясения или обрушения здания, и оказывать помощь на месте, например, проводить искусственное дыхание.

Технология E-skin определяет давление при контакте, позволяя подключенному устройству знать, какую силу нужно применить, например, чтобы схватить чашку или прикоснуться к человеку. Но когда обычная электронная кожа растягивается, она также ощущает эту деформацию. Это показание создает дополнительный шум, который искажает способность датчиков воспринимать давление. Это может привести к тому, что робот будет использовать слишком большую силу, чтобы что-то схватить.

В ходе демонстраций растяжимость позволила исследователям создать надувные зонды и захваты, которые могли менять форму для выполнения множества чувствительных сенсорных задач. Надутый зонд, обернутый кожей, использовался на людях для точного определения их пульса и пульсовых волн. Спущенные захваты позволяют удобно удерживать стакан, не роняя его, даже если внутрь падает монета. Устройство также нажимало на хрустящую оболочку тако, не разбивая ее.

Ключом к этому открытию является инновационный гибридный датчик давления срабатывания, над которым Лу и его коллеги работают уже много лет. В то время как обычные электронные кожи являются либо емкостными, либо резистивными, электронная кожа с гибридным откликом использует обе реакции на давление. Совершенствование этих датчиков и объединение их с растягивающимися изоляционными и электродными материалами позволило создать инновацию в области электронной кожи.

Лу, которая также связана с Департаментом биомедицинской инженерии, Департаментом электротехники и вычислительной техники семьи Чандра, Департаментом машиностроения Уокера и Техасским институтом материалов, и ее команда сейчас работают над потенциальными приложениями. Они сотрудничают с Роберто Мартином-Мартином, доцентом кафедры компьютерных наук Колледжа естественных наук, над созданием роботизированной руки, оснащенной электронной кожей. Исследователи и UT подали предварительную заявку на патент на технологию электронной кожи, и Лу открыт для сотрудничества с робототехническими компаниями для вывода ее на рынок.