Новый подход к сенсорным технологиям — медузы помогли обрести роботам и людям шестое чувство

Гибкие датчики, созданные по образцу электрических органов рыб, способны "чувствовать" объекты в трёхмерном пространстве. Эти разработки могут изменить будущее робототехники, носимой электроники и интерфейсов человек-машина.

Новый подход к сенсорным технологиям — медузы помогли обрести роботам и людям шестое чувство

Может показаться невероятным, но некоторые животные обладают способностью обнаруживать объекты вокруг себя, не видя и не касаясь их. Одни из таких существ — африканские рыбы-мормириды, которые с помощью слабых электрических сигналов «чувствуют» свою добычу, даже если она скрыта в иле или мутной воде. Это уникальное умение вдохновило учёных на создание искусственной сенсорной системы, способной определять местоположение объектов без применения камер.

Такая технология обещает найти применение в робототехнике, интеллектуальных протезах и других устройствах, где необходимо бесконтактное обнаружение. Описание работы датчика, который использует электрическое поле для определения объектов, появилось в журнале Nature.

Как это работает?

Сенсорная система состоит из двух слоёв: один генерирует электрическое поле, а другой воспринимает его изменения, вызванные присутствием объекта. Такая структура позволяет определять не только расстояние до цели, но и её направление, причём в трёхмерном пространстве.

Для создания слоёв использован биогель, нанесённый на гибкую подложку из PDMS — биосовместимого силиконового полимера. Этот материал широко применяется в медицине благодаря своей мягкости, прочности и гибкости. Напечатанные на поверхности микроканалы позволяют гелю проводить электрические сигналы, создавая тонкий, растягивающийся и прозрачный датчик, который легко адаптируется к неровным поверхностям, включая человеческую кожу.

Когда объект попадает в радиус действия датчика, он изменяет емкостное поле, и эти изменения фиксируются приёмным слоем. Чем больше и ближе объект, тем сильнее сигнал, что позволяет системе точно определять расстояние. Несколько датчиков, объединённых в массив, обеспечивают полное 3D-картирование пространства.

Технические возможности

Сейчас система способна обнаруживать объекты диаметром около 8 мм на расстоянии до 10 см в воздухе и до 1 метра под водой. Она питается от встроенной литий-ионной батареи, которая заряжается беспроводным способом, и использует микроконтроллер для обработки сигналов. Готовые данные передаются на смартфон или другое устройство через Bluetooth, что делает систему энергоэффективной и удобной.

Контроллер датчика заключён в водонепроницаемую оболочку из PDMS, что делает устройство подходящим для работы в сложных условиях. Однако датчик пока менее точно распознаёт мелкие объекты (менее 4 мм), а с более крупными увеличивается время отклика. Также на точность могут влиять влажность воздуха и электромагнитные помехи, особенно на расстоянии менее 40 см от сенсора.

Потенциал и будущее

Хотя технология ещё требует доработки, она уже открывает широкие перспективы. Гибкие сенсоры могут использоваться в человеко-машинных интерфейсах, для управления роботами, а также в носимых устройствах, таких как электронная кожа.

Научное вдохновение, взятое у природы, снова показывает, как многообещающими могут быть технологии, которые учатся у живых организмов. Возможно, в ближайшем будущем эти сенсоры найдут своё место не только в научных лабораториях, но и в нашей повседневной жизни.

Читайте также

В МАИ создали передовой двигатель для малой авиации

В МАИ создали передовой двигатель для малой авиации

Ультразвуковая обработка вдвое повышает прочность металла

Ультразвуковая обработка вдвое повышает прочность металла

В Китае представили четырёхметрового робота Neo1, способного поднимать до 500 кг

В Китае представили четырёхметрового робота Neo1, способного поднимать до 500 кг

Учёные создали жидкость с памятью — она может стать «мозгом» роботов без электроники

Учёные создали жидкость с памятью — она может стать «мозгом» роботов без электроники

Япония меняет пластиковую упаковку для еды на древесные пластины

Япония меняет пластиковую упаковку для еды на древесные пластины

Новый титановый сплав для авиадвигателей выдерживает 650 градусов

Новый титановый сплав для авиадвигателей выдерживает 650 градусов

Двухместный самолет из углепластика создают в Санкт-Петербурге

Двухместный самолет из углепластика создают в Санкт-Петербурге

Старым смартфонам нашли новое применение — теперь они становятся мозгом двуногих роботов

Старым смартфонам нашли новое применение — теперь они становятся мозгом двуногих роботов

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Логические игры помогают дошкольникам развивать самоконтроль

Логические игры помогают дошкольникам развивать самоконтроль

Обсерватория «АРКА-М» изучит Солнце и спрогнозирует космическую погоду

Обсерватория «АРКА-М» изучит Солнце и спрогнозирует космическую погоду

Ученые выяснили, куда смотрят дети и взрослые при чтении

Ученые выяснили, куда смотрят дети и взрослые при чтении

Когда Starship полетит на Марс? SpaceX может отправить корабль к Красной планете не раньше 2028 года

Когда Starship полетит на Марс? SpaceX может отправить корабль к Красной планете не раньше 2028 года