Роботов научили ощущать прикосновения с помощью электронной кожи

Инженеры из Стэндфордского университета создали мягкую и чувствительную электронную кожу с множеством датчиков, которые способны в реальном времени измерять приложенное давление и его направление. Она имеет трехмерную иерархическую структуру и имитирует принципы осязания человеческой кожи.

Робототехника существует уже более полувека, но она до сих пор не вошла в нашу повседневную жизнь из-за ограниченности восприятия. В частности, роботы не могут манипулировать предметами также ловко как живые организмы, потому что они не способны ощущать их. Однако команда исследователей из Стэнфорда смогла создать фактически электронную копию биологической кожи, которая позволяет роботам аккуратно обращаться даже с деликатными объектами.

Микроструктура представленного покрытия состоит трех гибких слоев с углеродными нанотрубками, встроенными в полиуретановую матрицу. Нижний включает множество взаимосвязанных холмов, которые расположены на границе между искусственным эпидермисом и дермой. При наличии внешнего механического давления они создают локализованное напряжение на своих вершинах. На внутренней части верхнего расположено множество конденсаторов (примерно по 25 на каждый холм), каждый  площадью 0,09 мм2. Эти два слоя разделены изолирующим диэлектриком для создания емкостного эффекта.

Робот аккуратно дотрагивается до свежей малины.

Электронная кожа имеет четыре типа рецепторов: два реагируют на низкочастотные статическое давление и два быстро адаптируемых, реагирующих на высокочастотные динамические силы и вибрации. По словам разработчиков, трехмерная структура и способность верхнего слоя анизотропно деформироваться при приложении силы наклона, является ключом к получению информации о направлении давления.

Это достигается за счет того, что конденсаторы, расположенные сбоку от холма и подверженные большему давлению, увеличивают свою емкость больше чем те, которые находятся на противоположной стороне. Электронная кожа очень чувствительна и реагирует на воздействие за миллисекунды.

В ходе испытаний роботизированная конечность, покрытая искусственной кожей, смогла аккуратно манипулировать предметами и касалась свежей малины, не раздавив ее. Инженеры говорят, что технологию можно применять во многих сферах деятельности, требующих точного сенсорного контроля, таких как хирургия или производственные линии с мягкими фруктами, яйцами. В перспективе такое покрытие позволит роботам самостоятельно воспринимать объекты и просчитывать, сколько силы к ним нужно применять.

Способность роботов ощущать мир также как люди, станет предпоследним этапом на пути формирования полностью автономного искусственного интеллекта.