Роботы получат эластичную и чувствительную кожу

Скоро андроидных роботов мы совсем от людей отличать перестанем. И внешность у них уже почти человеческая, есть и зрение, и слух, и мозги электронные - даже побеседовать можно. Но все же не хватает им одного важного качества, которое со стороны не заметно. Андроиды практически лишены осязания. Попыток воспроизвести его предпринималось немало, только особого успеха они не имели. Камнем преткновения стало создание гибкой растяжимой электроники, которую можно было бы внедрить в эластичную искусственную кожу роботов.

Человекоподобный робот на выставке в Токио, Япония. Фото: Global Look

Совсем недавно у роботов появился шанс встать еще на одну ступень ближе к своим создателям и узнать, какой же этот мир на ощупь. Инженеры из Миннесотского университета Шуан Чжуан Го и Майкл Макалпин разработали технологию печати трехмерных сенсорных устройств, которые могут прекрасно растягиваться, не теряя при этом своих свойств. Макалпин уже прославился в 2013 г., когда, участвуя в создании "бионического уха", успешно интегрировал электронику с новыми наноматериалами.

А чтобы получить сенсорную ткань, которая может стать основой чувствительной кожи для роботов, Макалпину со своим коллегой Чжуан Го пришлось изобрести новый многофункциональный 3D-принтер. У него четыре сопла для подачи особого рода "чернил". В каждом сопле "чернила" разные. Одни создают силиконовую подложку, другие - электроды из проводников, третьи - спиралевидный датчик давления, четвертые - верхний слой, закрепляющий всю систему.

В отличие от обычной 3D-печати с использованием пластика, который предполагает сильное нагревание печатного материала, данный процесс протекает при комнатной температуре. Это значит, что такой сенсорный материал можно наносить не только на поверхности робота, но и на живые ткани без опасения их обжечь. 

Открывается путь к созданию устройств, которые, будучи встроенными в кожу человека, позволят проводить постоянный мониторинг состояния его здоровья. Пока бионическую кожу напечатали только на модели человеческой руки. Но, когда полученный слой поместили на кожу человека, обнаружилось, что устройство может отслеживать пульс в реальном времени.

Применений новой технологий может быть масса. Разработчики предложили использовать ее в роботизированной хирургии. Например, нанесение такой бионической кожи прямо на рабочие поверхности инструментов хирургических роботов позволит врачам, проводящим малоинвазиную операцию, буквально чувствовать то, к чему прикасается инструмент. По мнению авторов изобретения, такой метод будет будет гораздо удобнее, чем просто использование миниатюрной камеры, как это делают сейчас.

Конечно, похожие изобретения есть и у других научных команд. В прошлом году ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре представили многослойную искусственную кожу с датчиками, способными запоминать тактильные ощущения. Это поможет роботу  распознать предмет и выбрать нужную силу захвата.

В Сеульском национальном университете создали "умную кожу" для протезов конечностей, которая имитирует как упругость человеческой кожи, так и её сенсорные возможности. Для большей реалистичности к "умной" начинке кожи добавили еще один слой, который нагревает ее до температуры человеческого тела.

Неплохих результатов добились исследователи из Университета штата Иллинойс, которые не только создали "умную кожу" с датчиками, но и нашли способ сделать ее эластичной, поместив жесткие элементы схемы внутрь особых "пузырей", заполненных силиконовой жидкостью. И кожа действительно приобрела некоторую гибкость.

Но герои нашей статьи превзошли всех предшественников как минимум по одному, но очень важному параметру. Их чувствительная кожа вместе во всеми составляющими её элементами может растянуться до размера, в три раза превышающего первоначальный. На ее функциях такое экстремальное растяжение не сказывается.

Важнейшим преимуществом является и то, что Макалпином и Чжуан Го изобретена не просто искусственная кожа, а готовая технология для промышленного её производства. Обычно после появления любого изобретения, достойного массового внедрения, уходят годы на то, чтобы разработать оборудование для  серийного выпуска инновационного изделия. А для "умной кожи" по рецепту  Миннесотского университета 3D-принтер уже создан.

Так что андроидов пора готовить к лавине новых ощущений, которые свалятся на их компьютерный мозг со всех концов их тела, облаченного в "умную кожу". Ведь сигналы будут приходить не только от прикосновений к окружающим предметам, но и от давления на стопы при ходьбе, и от тепла находящегося поблизости радиатора. Придется программы доработать, чтобы робот научился не только обрабатывать осязательную информацию, но и, опершись на неё,  улучшил бы свое взаимодействие с окружающим миром. И когда он сможет оценить тёплые объятия и крепкое рукопожатие, у него появится шанс стать человеку другом, а не просто бесчувственным помощником.