Naukowcy z Northwestern University i Uniwersytetu w Tel Awiwie dokonali przełomu w projektowaniu sztucznej skóry dla robotów. Poprzez usunięcie mikroskopijnej, dotąd niezauważonej warstwy izolacyjnej, otworzyli drogę do precyzyjnych, a zarazem tanich czujników dotyku. To potencjalnie kluczowy krok w kierunku tworzenia robotów zdolnych do interakcji ze światem fizycznym z wrażliwością porównywalną do ludzkiej.
Czytaj też: Europejski gigant robotyki budzi się do życia. Poznaj możliwości 4NE-1
W centrum odkrycia zespołu badawczego leży z pozoru banalna kwestia – ultracienka, izolująca warstwa, która tworzy się na powierzchni kompozytów silikonowych w czasie produkcji. Te kompozyty, będące podstawą elastycznych czujników dotykowych w robotyce i urządzeniach ubieralnych, miały problem z wiarygodnym przekazywaniem sygnałów elektrycznych. Powód? Brak dobrego kontaktu między elektrodami a przewodzącym materiałem czujnika.
Prof. Matthew Grayson, ekspert w dziedzinie inżynierii elektrycznej i komputerowej z Northwestern University, mówi:
Wielu naukowców błędnie interpretuje odpowiedź czujnika, ponieważ łączy zachowanie materiału czujnikowego z zachowaniem styków elektrycznych. Dopiero zeszlifowanie tej warstwy pozwoliło na uzyskanie powtarzalnych i precyzyjnych pomiarów – i tym samym na odblokowanie pełnego potencjału tanich, elastycznych materiałów.
Robot, który naprawdę “czuje”
Usunięcie problematycznej warstwy nie tylko poprawiło kontakt elektryczny, ale i umożliwiło robotycznym skórkom dokładniejsze wyczuwanie kształtów, krawędzi i krzywizn przedmiotów. To właśnie ten aspekt – zmysł dotyku zbliżony do ludzkiego – od dawna pozostaje jednym z największych wyzwań w robotyce humanoidalnej, rehabilitacyjnej i usługowej.
Czytaj też: Jak z filmu sci-fi! Wrocławski Protoclone to najbardziej ludzki robot świata
Precyzyjne wyczuwanie dotyku to nie tylko kwestia manipulacji przedmiotami – to także możliwość lepszego rozpoznawania emocji w interakcjach społecznych, bezpieczniejszego kontaktu z pacjentami czy bardziej intuicyjnych protez kończyn. To, co dotąd wymagało kosztownych materiałów i skomplikowanych struktur, teraz może być dostępne przy użyciu prostych, tanich kompozytów – o ile zadba się o odpowiednie przygotowanie powierzchni.
Prof. Noa Lachman z Wydziału Nauki o Materiałach Uniwersytetu w Tel Awiwie podkreśla:
Wszystko, co ciekawe, dzieje się na styku.
Ta wypowiedź doskonale oddaje charakter projektu, który był możliwy tylko dzięki ścisłej współpracy pomiędzy materiałoznawcami i inżynierami elektrykami. Obie grupy przez lata pracowały równolegle, ale rzadko spotykały się na poziomie szczegółowej analizy interfejsu między materiałem a elektroniką.
Ten brak komunikacji owocował często niespójnymi wynikami i błędnymi interpretacjami – a to właśnie jakość tego kontaktu, niewidoczna gołym okiem, okazała się decydująca dla efektywności całych układów czujnikowych. Teraz, dzięki opracowanej metodzie kalibracji i pomiaru grubości izolacyjnej warstwy, badacze mają narzędzie, które może pomóc całemu środowisku naukowemu w poprawie powtarzalności wyników.
Publikacja w czasopiśmie Advanced Electronic Materials to nie tylko dokumentacja przełomu – to także apel do świata nauki. Prof. Grayson i jego współpracownicy zachęcają innych badaczy do bardziej rygorystycznego podejścia do projektowania i testowania elastycznych czujników, zwłaszcza w kontekście przygotowania kontaktów elektrycznych. To odkrycie nie tylko obniża koszty technologii sztucznej skóry, ale także może znacznie przyspieszyć jej komercjalizację – od zaawansowanych protez po roboty opiekuńcze i systemy rozszerzonego zmysłu dotyku w wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości.