Новая электронная кожа позволит управлять реальными и виртуальными объектами
Благодаря совместной работе ученых из Германии и Австрии, впервые удалось создать искусственную кожу, которая способна обрабатывать одновременно тактильные и не тактильные сигналы. Предыдущие попытки объединить эти возможности в одном устройстве не увенчались успехом. Однако благодаря новой разработке, человечество стало на шаг ближе к созданию функциональной искусственной кожи.
Как устроена искусственная кожа?
Кожа — это самый большой орган нашего тела. При этом он и один из самых сложноустроенных. Кожа не только способна различать самые разные стимулы всего за долю секунды, но и может классифицировать эти сигналы. Отличать холодное от горячего, ощущать текстуру предметов, узнавать из свойства (мягкое, острое, колючее), передавать болевые ощущения и так далее.
Как сообщает издание Nature Communications, Исследовательская группа, возглавляемая доктором Денисом Марковым из Центра им.Гельмгольца и Мартином Кальтенбруннером из Университета Линца, сумела создать электронный аналог человеческой кожи практически полностью идентичными характеристиками. По мнению ученых, новый сенсор мог бы значительно упростить взаимодействие между людьми и машинами.
Например, приложения в виртуальной реальности становятся все более сложными. Поэтому нам нужны устройства, которые могут обрабатывать и передавать несколько вариантов ощущений. Сейчас существующие устройства передают один, максимум, два вида сигналов. — говорят ученые
Современные системы работают либо только регистрируя физическое прикосновение, либо отслеживая объекты бесконтактным способом (при помощи камер). Оба варианта были объединены впервые на датчике, который был назван «магнитной микроэлектромеханической системой» (m-MEMS).
Наш датчик обрабатывает электрические от нескольких источников разом. Таким образом, он может дифференцировать происхождение стимулов в реальном времени и передавать их для обработки.
m-MEMS устновелн на тонкой полимерной пленке, укрепленной слоем полидиметилсилоксана. Внутри находится круглая полость, где располагается магнит с пирамидальным наконечником. Конус пирамиды выступает над поверхностью сенсора и является чем-то вроде нервного окончания. Подведенные к пирамиде электроды могут распознавать тепло, холод и другие виды ощущений, а благодаря тому, что конус выступает над поверхностью и снизу удерживается магнитом, при нажатии он может распознавать твердость и плотность предмета. Датчик, по словам ученых, можно очень легко разместить, например, на кончике пальца.
При этом сенсор может применяться и в качестве элемента управления как физическими, так и виртуальными объектами. Для этого была проведена серия экспериментов. На стеклянную пластину, за которой располагался мощный магнит, физики спроецировали виртуальные кнопки. Магнит управлял системой освещения в комнате, а кнопки — температурой. При помощи «электронной кожи» они сначала зажгли свет, просто проведя датчиком рядом с магнитом, а затем, как только палец коснулся стекла, датчик m-MEMS автоматически переключился в режим тактильного взаимодействия. Используя разную силу нажатия, можно было регулировать температуру окружающего воздуха.
Эта электронная кожа может, по словам создателей, найти применение в самых разных сферах. От помощи людям, страдающими поражениями кожных покровов (к примеру, после сильных ожогов и ран), а также для работы в средах виртуальной реальности. Например, хирурги могут использовать датчики для работы с медицинским оборудованием, которое требует нахождения в максимально стерильной среде. Таким образом, физически врачи не будут прикасаться к нему во время процедуры, что снизит опасность инфицирования.