Ёлектронна€ кожа впервые ощутила прикосновени€ бабочки

01.10.2010, 20:09
»сточник: www.membrana.ru




”же немало копий сломано вокруг проблемы создани€ робототехнического аналога самого крупного органа человека. √лавный вопрос Ц как воспроизвести неверо€тную чувствительность кожного покрова, который может ощутить дуновение ветерка от пролетевшего насекомого. Ќедавно две исследовательские группы из  алифорнии одновременно объ€вили о своих впечатл€ющих ответах. ѕерва€ команда, из  алифорнийского университета в Ѕеркли, выбрала в качестве ключевого элемента дл€ своей искусственной кожи нанопроводки.  ак сообщают учЄные в пресс-релизе, они вырастили крошечные германиевые и кремниевые нити на специальном барабане, а затем прокатили этим валиком по подложке Ц клейкой полиимидной плЄнке. ¬ итоге учЄные получили эластичный материал, в структуру которого были включены нанопроводки, играющие роль транзисторов. ѕоверх них исследователи нанесли изолирующий слой с периодическим рисунком из тонких отверстий, а ещЄ выше Ц чувствительную к прикосновению резину (PSR). ћежду резиной и нанопроводками при помощи фотолитографии навели провод€щие мостики (дл€ этого и понадобились отверсти€ в слое изол€тора) и наконец сдобрили бутерброд тонкой алюминиевой плЄнкой Ц финальным электродом.

“акой эластичный набор способен определ€ть и точно локализовать участки, к которым прикладываетс€ давление. »м€ эта кожа получила банальное и предсказуемое Ч e-skin. Ќова€ технологи€ позвол€ет использовать в качестве подложки множество материалов, от пластика до резины, а также включать в еЄ состав молекулы различных веществ, например антибиотиков (что может оказатьс€ весьма важным). Ќа опытном куске e-skin размером 7 х 7 сантиметров уместилась матрица 19 х 18 пикселей. ¬ каждом из них содержались сотни наноштырей. “ака€ система оказалась способна регистрировать давление от 0 до 15 килопаскалей. ѕримерно такие уровни нагрузки испытывает человеческа€ кожа при печатании на клавиатуре или удерживании на весу небольшого объекта.

”чЄные указывают на вполне определЄнное преимущество своей разработки перед аналогами. Ѕольшинство проектов такого рода полагаетс€ на гибкие органические материалы, которым дл€ работы требуетс€ высокое напр€жение. —интетическа€ кожа из Ѕеркли Ц перва€, изготовленна€ на основе монокристаллических неорганических полупроводников. ќна функционирует при напр€жении всего в 5 вольт. Ќо что ещЄ интереснее Ч опыт показал, что e-skin выдерживает до 2000 изгибаний с радиусом 2,5 миллиметра без потери чувствительности.

¬ качестве очевидной области применени€ в будущем такой кожи можно предположить чувствительные манипул€торы, способные оперировать хрупкими предметами.

—верхаккуратную кибернетическую руку можно дополнительно оснастить датчиками тепла, радиоактивности, химических веществ, покрыть тонким слоем лекарств и использовать на пальцах роботов-хирургов или спасателей. ¬ последнем случае (при работе роботов с людьми) очень важным с точки зрени€ безопасности окажетс€ тот факт, что электронна€ кожа из Ѕеркли, как и человеческа€, ощущает прикосновение почти мгновенно (в течение миллисекунд). ¬ теории она может полностью покрывать манипул€тор робота или даже всю машину. ¬тора€ разработка, родом из —тэнфордского университета, использует другой подход.  ак сообщают учЄные, они поместили между двум€ электродами слой высокоэластичной формованной резины. “ака€ плЄнка накапливает электрические зар€ды подобно конденсатору. ƒавление сжимает резину Ц а это, в свою очередь, измен€ет число электрических зар€дов, которые способен хранить сандвич, что и определ€ет электроника благодар€ набору электродов. ќписанный процесс позвол€ет обнаружить легчайшее прикосновение, что учЄные доказали на опыте. ќни использовали в качестве тестера мух. ¬ ходе эксперимента квадратна€ матрица со стороной в семь сантиметров и в миллиметр толщиной чувствовала посадку насекомых, вес€щих всего 20 миллиграммов, и реагировала на их касани€ с высокой скоростью.

ѕод микроскопом матрица похожа на поле, усе€нное остроконечными пирамидками. ¬ таком материале пирамидок этих может быть от сотен тыс€ч до 25 миллионов на квадратный сантиметр, в зависимости от требуемого пространственного разрешени€. “акой приЄм (вместо применени€ сплошного сло€ резины) был необходим, поскольку монолитный материал, как вы€снилось, тер€л свои свойства при сдавливании Ц точность регистрации зар€дов падала. ј свободное пространство вокруг микроскопических пирамид позвол€ет им легко деформироватьс€ и восстанавливать исходную форму после сн€ти€ нагрузки. √ибкость и прочность стэнфордской электронной кожи оказались очень высоки. ≈Є нельз€ раст€гивать, но вполне можно сгибать, обернув ею, например, руку робота.

јвторы электронной кожи из —тэнфорда, чь€ стать€ также вышла в Nature Materials, отмечают, что достоинства их технологии Ц дешевизна и широкий диапазон давлений, который способен измер€ть подобный бутерброд. ј потому в качестве сфер приложени€ своей разработки учЄные вид€т оп€ть же хирургических роботов. Ќо не только. »скусственна€ кожа могла бы стать основой электронных бинтов, способных подавать сигнал при слишком слабом или опасно сильном зат€гивании. ј ещЄ подобные сенсоры могли бы точно фиксировать степень сжати€ руками рулевого колеса, воврем€ предупрежда€ водител€, что он засыпает. ќбе команды утверждают, что ещЄ продолжат развивать данное направление экспериментов. “ак что роботы будущего, по всей видимости, всЄ же получат кожу, приближЄнную по возможност€м к человеческой. » пусть внешне она будет заметно отличатьс€ от нашей Ц еЄ чувствительность придаст новый смысл пон€тию "андроид".

 лючевые слова:
–оботы с чувством
робот
робототехника


¬ернутьс€ в рубрику:

–оботы с чувствами


отследить письмо укрпочта, где находитс€ ≈сли вы хотите видеть на нашем сайте больше статей то кликните ѕоделитьс€ в социальных сет€х! —пасибо!
—мотрите также:

ќбратите внимание полезна€ информаци€.