"Кожа" протеза научилась осязанию

Для разработки современных протезов верхних конечностей и роботизированных рук различных устройств необходимо снабдить их возможностью в реальном времени получать полную тактильную информацию при соприкосновении с объектами. Такая функциональность очень полезна для захвата и манипуляций объектами, но пока в этой сфере еще не разработаны эффективные сенсоры, совместимые с существующими конечными эффекторами протезов и роботизированных рук.

Но вот недавно американские специалисты из Вашингтонского и Калифорнийского университетов разработали гибкую сенсорную "кожу", которая может натягиваться на конечности протезов и "чувствовать" вибрацию и усилие.

Эта искусственная кожа имитирует способ, с помощью которого человеческий палец реагирует на давление и сжатие, когда он скользит по поверхности или отличает одну текстуру от другой. Это позволяет человеку почувствовать, если, например, что-то выскальзывает из его руки. Искусственная кожа на основе резистивных микрофлюидных сенсоров силы сдвига обертывается вокруг концевых эффекторов в форме кончика пальца и фиксируется в месте, где у человека расположен ноготь. Когда на "кожу" действует поперечная сила, например, при скольжении "пальцем" протеза по поверхности, одна сторона сенсорного материала испытывает растяжение, а другая, соответственно, сжатие - примерно также как реальная подушечка пальца человека. Это растяжение и сжатие измеряется с помощью встроенных в гибкую основу проводящих жидкометаллических тензометрических датчиков* в виде микро-каналов, геометрия которых изменяется при этих действиях. Измеренное изменение электрического сопротивления может быть соотнесено с силой и вибрацией.

Сенсорная "кожа" легко растягивается и сгибается, невосприимчива к усталости и другим проблемам, которые имеют твердотельные датчики, когда они подвергаются воздействию повторяющегося большого напряжения и давления.

Исследователи надеются, что такая сенсорная "кожа" позволит создавать протезы, которые помогут инвалидам открывать дверь и крышку кастрюли, пожимать руку собеседнику и пользоваться телефоном, делать множество других вещей, обычных для нас, но сложных для людей, потерявших руку.

* Тензометрический датчик - датчик, преобразующий величину деформации в электрический сигнал.