Ученые из лаборатории реконфигурируемой робототехники EPFL (RRL), возглавляемой Джейми Пайком, и лаборатории мягких биоэлектронных интерфейсов (LSBI), объединились для разработки гибкой искусственной кожи из силикона и мягких датчиков. Они создали мягкую искусственную кожу, которая обеспечивает тактильную обратную связь и - благодаря сложному механизму саморегуляции - потенциально способна мгновенно адаптироваться к движениям пользователя. Приложения для новых технологий варьируются от медицинской реабилитации до виртуальной реальности.
Система мягких датчиков и исполнительных механизмов кожи позволяет искусственной коже, например, соответствовать точной форме запястья пользователя и обеспечивает тактильную обратную связь в виде давления и вибрации. Датчики деформации непрерывно измеряют изменения формы кожи, так что тактильная обратная связь может быть скорректирована в режиме реального времени, чтобы создать ощущение осязания, которое будет максимально реалистичным.
«Мы впервые разработали мягкую искусственную кожу, в которую интегрированы датчики и исполнительные механизмы, — рассказывает Харшал Сонар, ведущий автор исследования. — Технология дает нам контроль с обратной связью, поэтому мы можем точно и надежно вибрационную стимуляцию, ощущаемую пользователем. Такая кожа идеально подходит для носимых устройств, таких как тестирование проприоцепции пациента в медицинских приложениях».
Искусственная кожа содержит мягкие пневматические приводы, образующие мембранный слой, который можно надуть, накачивая в него воздух. Приводы можно настроить на различные давления и частоты (до 100 Гц или 100 импульсов в секунду). Кожа вибрирует, когда мембранный слой быстро надувается и спускается. Сенсорный слой расположен поверх мембранного и содержит мягкие электроды, изготовленные из смеси жидкого и твердого галлия. Датчики непрерывно измеряют деформацию искусственной кожи и отправляют данные в микроконтроллер, который использует обратную связь в режиме реального времени, чтобы создать максимально реалистичное ощущение осязания, передаваемого пользователю в ответ на его движения и изменения внешних факторов.
Искусственную кожу можно растянуть в четыре раза по сравнению с первоначальной длиной и выдерживать без изменения до миллиона циклов растяжения-сжатия. Это делает его особенно привлекательным для ряда приложений. На данный момент ученые протестировали кожу на пальцах пользователей и продолжают совершенствовать технологию.
«Следующим шагом будет разработка полностью носимого прототипа для приложений в реабилитации, виртуальной и дополненной реальностей», - говорит Сонар. «Прототип также будет испытан в нейробиологических исследованиях, где он может быть использован для стимуляции человеческого организма, в то время как исследователи изучают динамическую активность мозга в экспериментах с магнитным резонансом».
