Учёные из немецкой исследовательской лаборатории создали ультратонкую, гибкую электронную кожу (e-skin), способную обнаруживать и отслеживать магнитные поля с помощью единого сенсора.
В отличие от предыдущих разработок, требовавших множества датчиков и электронных компонентов, новая электронная кожа (e-skin) более энергоэффективна и имитирует взаимодействие человеческой кожи с мозгом.
Что делает эту инновацию особенно полезной, так это возможность бесконтактного взаимодействия. С помощью этой электронной кожи можно управлять устройствами во влажных, экстремальных или чувствительных средах (например, под водой или в лабораториях).
Эта электронная кожа потенциально может дать роботам чувство осязания через магнитные поля, позволить людям взаимодействовать с цифровыми средами (виртуальной реальностью) без физических контроллеров и помочь людям с сенсорными нарушениями восстановить определённые способности.
Читайте: Грязный секрет жевательной резинки – Взрывы «микропластиковых бомб» во рту
Как работает электронная кожа
Традиционные виды электронной кожи полагаются на множество датчиков, батарей и компонентов, что делает их громоздкими, энергоёмкими и непрактичными.
Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи разработали электронную кожу, работающую подобно человеческой. Она состоит из трёх компонентов:
- Во-первых, ультратонкая, гибкая мембрана, которая служит базовой структурой электронной кожи. Изготовлена из лёгкого, прозрачного и дышащего материала, позволяющего воздуху и влаге проходить, чтобы настоящая кожа под ней могла «дышать».
- Во-вторых, магниточувствительный слой, покрывающий всю поверхность электронной кожи. Он обнаруживает и обрабатывает магнитные сигналы с помощью единого блока анализа, подобно тому, как человеческая кожа посылает сигналы в мозг.
- Когда электронная кожа приближается к источнику магнитного поля, магниточувствительный слой реагирует, вызывая изменение электрического сопротивления материала. Это изменение фиксируется центральным процессором, третьим компонентом, который затем определяет точное местоположение источника магнитного поля.
По сути, магниточувствительные слои «работают как единая глобальная сенсорная поверхность — подобно нашей коже, а единый центральный процессор реконструирует сигнал — подобно нашему мозгу», — отмечают авторы исследования.
Для точности обнаружения источника электронная кожа использует метод обработки сигналов на основе томографии. Этот подход, вдохновлённый методами магнитно-резонансной томографии (МРТ) и компьютерной томографии (КТ), помогает повысить точность сигнала, анализируя множество точек данных, подобно тому как методы медицинской визуализации реконструируют детальное изображение с разных углов.
«Эта технология новая для электронных кож с датчиками магнитного поля — ранее она считалась слишком нечувствительной для низкого контраста сигнала обычных магниточувствительных материалов. Тот факт, что мы экспериментально подтвердили этот метод, является крупным техническим достижением», — говорит Павло Макушко, ведущий исследователь и учёный из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR).
Одна кожа, множество применений
Особенностью новой электронной кожи, разработанной командой HZDR, является то, что она имитирует взаимодействие реальной человеческой кожи и мозга при обработке осязания.
Предыдущие аналоги испытывали трудности с точным отслеживанием магнитных сигналов из-за низкого контраста сигнала традиционных материалов. Использование томографии решает эту проблему. Более того, она может использоваться как людьми, так и машинами, что делает её крайне практичной инновацией.
Например, она может позволить пользователю управлять своим телефоном с помощью магнитного патча на перчатке, даже в морозную погоду или под сильным дождём.
Кроме того, электронная кожа с человеческим осязанием и высокой магнитной чувствительностью может сделать роботов лучше подготовленными для выполнения задач, как приготовление пищи, спасательные операции, глубоководные исследования, уход за пациентами и т. д.
Кроме того, «слепые люди, оснащённые системой магниторецепторов, могли бы расширить уровень своего восприятия, а люди с протезами рук могли бы использовать её для взаимодействия со смартфонами, преодолевая проблему изолированных протезов, не способных взаимодействовать с ёмкостными сенсорными экранами», — добавили авторы исследования.
Возможностей может быть много. Эта электронная кожа может скоро стать коммерчески доступной и изменить способ взаимодействия со всем, что нас окружает.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU