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 Швейцарии создали микророботов, которые двигаются за счет звука без батарей и двигателей

В Швейцарии создали микророботов, которые двигаются за счет звука без батарей и двигателей

Цифровая модель показала места опасных нагрузок в авиационных турбинах

Цифровая модель показала места опасных нагрузок в авиационных турбинах

Российские ученые создали ИИ, заменяющий тесты лекарств на животных

Российские ученые создали ИИ, заменяющий тесты лекарств на животных

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

В России начали серийно производить мобильные электроподстанции

В России начали серийно производить мобильные электроподстанции

В Китае создали датчик, позволяющий роботам «чувствовать» предметы без прикосновения

В Китае создали датчик, позволяющий роботам «чувствовать» предметы без прикосновения

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Гипоаллергенные собаки стали реальностью благодаря генной модификации

Гипоаллергенные собаки стали реальностью благодаря генной модификации

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Астрономы обнаружили гигантский поток газа, который «опрокинул» планетообразующий диск

Астрономы обнаружили гигантский поток газа, который «опрокинул» планетообразующий диск

17 августа отмечается годовщина запуска миссии «Венера-7»

17 августа отмечается годовщина запуска миссии «Венера-7»

Тест на 10 000 часов показал, что современные OLED-телевизоры все еще подвержены выгоранию

Тест на 10 000 часов показал, что современные OLED-телевизоры все еще подвержены выгоранию

NASA предложили отправить миниатюрных аэроботов в пещеры Титана

NASA предложили отправить миниатюрных аэроботов в пещеры Титана