Ученые создали «электронную кожу», способную чувствовать прикосновения, температуру и даже удар ножом

Новый прорыв в области робототехники может позволить машинам по-настоящему «чувствовать» окружающий мир. Исследователи разработали электронную кожу, которая способна распознавать различные тактильные ощущения — от легкого тычка до резкого удара ножом. Материал сделан из электропроводящего желатинового гидрогеля и может быть сформирован под любую поверхность — например, повторяя форму человеческой руки.

Результаты исследования были опубликованы 11 июня в журнале Science Robotics.  Новая технология может найти применение в гуманоидных роботах, протезировании, а также в автомобильной промышленности и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 

Чувствовать, как человек

Создание искусственной кожи, способной передавать данные о тактильных ощущениях, стало одним из ключевых направлений развития современной робототехники. Цель — научить машины воспринимать внешний мир так же, как это делают люди.

Традиционная электронная кожа работает за счёт датчиков, преобразующих физические воздействия — давление, температуру, вибрацию — в электрические сигналы. Однако каждый тип ощущения требует своего датчика, что усложняет конструкцию и увеличивает риск помех. Кроме того, используемые материалы — такие как эластомеры или силикон — легко повреждаются.

Новый материал решает сразу несколько проблем. Он содержит «мультимодальный» датчик, способный реагировать на множество видов стимулов: прикосновение, изменение температуры, давление и даже механическое повреждение. Это делает его проще в производстве, прочнее и экономичнее для массового применения.

Как работает «живая» кожа

Для создания прототипа исследователи расплавили мягкий, эластичный и проводящий электричество гидрогель на основе желатина и отлили его в форму человеческой руки. После этого они установили на него различные конфигурации электродов, чтобы определить, какие из них лучше всего собирают данные при физическом взаимодействии.

Кожу подвергли испытаниям: её нагревали тепловым пистолетом, протыкали пальцами и роботизированной рукой, а также резали скальпелем. В результате учёные собрали более 1,7 миллиона единиц данных с 860 тысяч соединительных путей, которые позволяют системе интерпретировать разные типы прикосновений.

Эти данные использовались для обучения модели машинного обучения, которая поможет роботам в будущем не просто получать сигналы, а понимать, какой именно контакт произошёл.

«Мы пока не достигли уровня чувствительности человеческой кожи, но уверенно приближаемся к этому. На данный момент наш метод является самым перспективным», — заявил Томас Джордж Турутел, соавтор исследования и преподаватель робототехники в Университетском колледже Лондона (UCL).

Он отметил, что новая кожа обладает высокой гибкостью, простотой изготовления и возможностью калибровки под конкретные задачи — например, под распознавание прикосновений в протезировании.

Путь к более «человечным» роботам

Искусственная кожа — важный шаг на пути к созданию роботов, способных взаимодействовать с людьми и предметами безопасно и естественно. Такие технологии могут кардинально изменить подход к автоматизации в медицине, промышленности и быту.

Пока что система находится на стадии экспериментальной разработки, но уже сейчас демонстрирует потенциал, который может сделать роботов не просто инструментами, а настоящими партнёрами в самых разных сферах жизни.

Источник: Science Robotics