Исследователи из Токийского университета нашли способ надёжно закреплять искусственную кожу на любой поверхности роботов. Большинство решений в данной области не очень надёжны — кожа может отваливаться, рваться или трескаться. Японцы руководствовались аналогией со связками в подкожном слое человека, что помогло найти надёжный способ крепления искусственной кожи на поверхностях роботов любой кривизны.

Источник изображений: The University of Tokyo

Исследователи придумали и испытали систему V-образных отверстий (перфораций) на поверхности роботов, через которые крепилась искусственная кожа. Основная сложность состояла в том, что коллагеновый гель, который обеспечивал надёжное прилегание кожи к поверхности и должен был удерживать её в креплениях, был слишком липким и вязким для внесения в отверстия перфораций. Для решения проблемы учёные воспользовались методом плазменной обработки поверхности для работы с коллагеном и всё у них получилось.

«В этом исследовании нам удалось в некоторой степени воспроизвести внешность человека, создав лицо из того же материала поверхности и структуры, что и у людей, — говорят авторы работы. — Кроме того, в ходе этого исследования мы выявили новые проблемы, такие как необходимость формирования морщин на поверхности кожи и создание более толстого эпидермиса для достижения более человеческого внешнего вида». Более толстая кожа, кстати, оставит место для установки туда разных датчиков. Роботы смогут подставить лицо солнцу и ветру, и насладиться настоящими ощущениями.

Исследователи использовали подвижные крепления, чтобы продемонстрировать мимику искусственного лица. Не имея никаких мышц лицо могло улыбаться (довольно жутко) без каких-либо последствий для кожи на поверхностном слое и в местах крепления. Эта разработка также может помочь в обучении пластических хирургов и в случае решений других косметических задач.

Кожа — не только защитный барьер для внутренних органов, но и ценный инструмент нервной системы для восприятия внешнего мира. Люди, перенёсшие тяжёлые ожоги, ампутации или другие травмы, утрачивают осязание и теряют тактильную чувствительность. Группа исследователей из Стэнфордского университета создала «электронную кожу», имитирующую настоящую. Эта технология может помочь восстановить тактильные ощущения людям, утратившим осязание.

Источник изображений: Stanford University

«Электронная кожа» похожа на сверхтонкую наклейку. Один лист прозрачной плёнки состоит из гибкой интегральной микросхемы с 5-вольтовым питанием. Трёхслойная структура «электронной кожи» является диэлектрической, каждый слой содержит органические наноструктуры, которые могут быть спроектированы индивидуально для восприятия различных сенсорных сигналов: в то время как один может определять температуру, другой помогает пользователю ощущать давление. Каждый слой имеет толщину менее микрона. Для повышения долговечности «электронная кожа» крепится на гибкую подложку, толщина которой сопоставима с толщиной внешнего слоя человеческой кожи.

В эксперименте на лабораторных крысах исследователи стимулировали «электронную кожу», используя компьютер для наблюдения за нервными реакциями. Применение давления или тепла к коже вызывало ответную реакцию в виде подёргивания конечностей и возбуждение нервов, доказав, что технология на самом деле обеспечивает осязание. «Электронную кожу» можно многократно сгибать и растягивать, не разрывая и не боясь повредить.

«Электронная кожа» может когда-нибудь вернуть сенсорные способности людям с утраченным осязанием. Её также можно интегрировать в протезы, что повысило бы мобильность пользователя и позволило чувствовать обратную тактильную связь. К сожалению, «электронная кожа» сделана из органических материалов и в настоящее время обладает малым сроком службы. Кроме того, пока она способна улавливать только колебания давления и температуры, так что учёным ещё предстоит много работы.