Кожа – это самый большой орган человеческого тела. Одной из важнейших функций этого органа является осязание, которое позволяет нам взаимодействовать с внешним миром за счёт касания. В отраслях робототехники и виртуальной инженерии полноценное осязание на протяжении многих лет остаётся непокорённым рубежом. Учёные не прекращают попыток реализовать возможность прикосновения и сопутствующих ощущений при помощи умной чувствительной электроники. Исследователи из Наньянского технологического университета в Сингапуре разработали сверхчувствительную искусственную кожу, способную осязать не только прямое давление, но даже приближающиеся к ней объекты.
За последние десятилетия учёные создали сотни вариаций искусственной кожи, которые могут воспринимать различные факторы – температуру, влажность, рельеф поверхности, давление и пр., конвертируя эту осязательную информацию в серию цифровых сигналов. Сингапурские исследователи разработали «ионотронную» кожу, которая использует электроды и ионы для взаимодействия с внешним миром. Эта «кожа» представляет собой пористую губку, пропитанную жидкостью с высоким содержанием солей, между тканевыми никелированными электродами.
Все компоненты данной конструкции доступные и недорогие, что заметно упрощает процесс масштабирование технологии при необходимости крупносерийного производства. В готовом виде такая кожа отличается хорошей проводимостью, а также мягкостью и гибкостью. Сочетание упомянутых ранее компонентов создаёт условия для химических реакций, которые меняют ёмкостное сопротивление отдельных участков материала при давлении на «кожу». Изменение этого показателя генерирует электрический сигнал, при помощи которого система идентифицирует параметры контакта.
Структура этого материала также способствует формированию поля рассеяния у кромки искусственной кожи. Приближение посторонних объектов меняет параметры поля, благодаря чему система может чувствовать не только прямое воздействие на кожу, но также присутствие объекта на некотором удалении. Более того, эта кожа может идентифицировать материал, из которого состоит объект, не прикасаясь к нему напрямую. В частности, как показали лабораторные эксперименты, она различает пластик, металл и реальную кожу человека.
По словам профессора Ифаня Вана, наработки его команды могут произвести революцию в сфере тактильных сенсоров и прочих осязательных технологий. Подобные материалы можно использовать в робототехнике и потребительской электронике. К примеру, в составе геймпада искусственная кожа может открыть совершенно новую грань чувствительности интерфейсов для управления игровым процессом в видеоиграх. К слову, в рамках эксперимента исследователи использовали образец кожи в качестве инструмента навигации для прохождения уровней «Pac-Man».
Источник изображений: A Dual-Responsive Artificial Skin for Tactile and Touchless Interfaces / Hai Lu Wang, Tianyu Chen, Bojian Zhang, Guohui Wang, Xudong Yang, Kunlin Wu, Yifan Wang