Кембриджские ученые создали дешевые самовосстанавливающиеся датчики для передовых роботов

Исследователи Кембриджского университета разработали низкозатратные желеобразные материалы, способные чувствовать деформацию, температуру и влажность. В отличие от предыдущих самовосстанавливающихся роботов, новые материалы могут частично регенерировать при комнатной температуре.

Перспективы мягких сенсорных технологий

Мягкие сенсоры могут трансформировать робототехнику, тактильные интерфейсы и носимые устройства. Однако большинство существующих решений недолговечны и энергозатратны.

«Интеграция мягких датчиков в роботов позволяет получать гораздо больше информации, как напряжение мышц сообщает мозгу о состоянии тела», — объясняет Дэвид Хардман из факультета инженерии Кембриджа, первый автор статьи в NPG Asia Materials.

Проект SHERO: самовосстановление без нагрева

В рамках ЕС-проекта SHERO команда работает над мягкими самовосстанавливающимися материалами для роботизированных рук. Они обнаруживают повреждения, инициируют временное заheilение и продолжают работу без участия человека.

«Раньше для самовосстановления требовался нагрев, теперь мы развиваем материалы, исцеляющиеся при комнатной температуре — это критично для реальных применений», — говорит соавтор Томас Джордж-Турутел.

Соль вместо углеродного чернила

Исследователи начали с дешевого биоразлагаемого желатина. Добавление проводящих компонентов дало неожиданный результат: печать датчиков хлоридом натрия (поваренной солью) вместо углеродных чернил создала материал с искомыми свойствами. Растворенная в гидрогеле соль обеспечивает равномерный ионный канал.

При измерении электрического сопротивления деформация давала высоколинейный отклик, позволяя точно вычислять деформации. Соль также обеспечила чувствительность к растяжению более чем в 3 раза от исходной длины, что открывает путь к гибким роботизированным устройствам.

Простота и надежность

Материалы дешевы, их легко изготовить 3D-печатью или литьем. Они сохраняют прочность и стабильность долго, не высыхая, и состоят из пищевых компонентов.

«Это отличный сензор для такой цены и простоты», — отмечает Джордж-Турутел. «Можно сделать целого робота из желатина и напечатать датчики где угодно».

Гидрогелы хорошо сцепляются с разными материалами, упрощая интеграцию. В лаборатории биоинспирированной робототехники фокус — на искусственных руках. В перспективе — искусственная кожа, биоразлагаемые носимые датчики.