Лаборатория реконфигурируемой робототехники при участии лаборатории биоэлектронных интерфейсов разработала мягкую искусственную кожу, призванную помочь проводить медицинскую реабилитацию. Об этом пишет Soft Robotics.
В основе разработки лежит технология тактильной обратной связи, воспроизводящая чувство осязания, присущее коже человека. Она улучшает взаимодействие интерфейсов человек-компьютер и человек-робот. Джейми Пайк, возглавляющий Лабораторию реконфигурируемой робототехники, использовал ее в приложениях, используемых в медицинской реабилитации и виртуальной реальности.
Система, состоящая из мягких датчиков и исполнительных механизмов, позволяет искусственной коже соответствовать, например, точной форме запястья пользователя и обеспечивает тактильную обратную связь в виде давления и вибрации. Датчики деформации непрерывно измеряют деформацию кожи, что позволяет скорректировать тактильную обратную связь в режиме реального времени. Все это делает тактильные ощущения максимально реалистичными.
«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. Мы можем точно и надежно модулировать вибростимуляцию, ощущаемую пользователем. Такая кожа идеально подходит для носимых устройств, например, проводящих тестирование проприоцепции пациента в медицинских приложениях».
Искусственная кожа содержит мягкие пневматические приводы, которые образуют мембранный слой. Его можно надувать воздухом. Приводы настроены 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. Эти электроды непрерывно измеряют деформацию кожи и отправляют данные в микроконтроллер, который использует эту обратную связь для точной настройки ощущения, передаваемого пользователю в ответ на движения пользователя и изменения внешних факторов.
На данный момент ученые проверили искусственную кожу на пальцах пользователей и продолжают совершенствовать технологию.
«Следующим шагом будет разработка полностью носимого прототипа для приложений в реабилитации и виртуальной и дополненной реальности, — 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».