Китайские ученые создали бионический палец, который может чувствовать почти как человеческий

Команда китайских ученых создала бионический палец со встроенной системой тактильной обратной связи, способной определять не только внешнюю, но и внутреннюю структуру и твердость материала.

Ученых вдохновило строение человеческих пальцев с их чувствительным тактильным восприятием. По их словам, когда человек касается собственного тела пальцами, он может ощущать не только текстуру кожи, но и очертания кости под ней.

По словам ученых, существующие искусственные тактильные датчики могут распознавать и различать только внешние формы, текстуры поверхности и твердость, при этом, они не способны воспринимать детали под поверхностью материалов. Обычно для этого требуются оптические технологии, такие как компьютерная томография (CT, MRI, PET), но все они также имеют свои недостатки.

«Умный» бионический палец, разработанный учеными, имитирует деятельность системы тактильной обратной связи. Металлический цилиндр, установленный на кончике пальца, служит контактной конечностью, а углеродные волокна — тактильными механическими рецепторами. Они подключены к модулю разработки сигнала.

Палец «сканирует» поверхность целевого предмета, периодически оказывая давление на поверхность. Это давление сжимает углеродные волокна, и степень сжатия материала дает информацию о его относительной жесткости или мягкости. Данная информация, а также сведение о том, на какой части поверхности она зафиксирована, затем отправляется в компьютер, который превращает данные в 3D карту.

Ученые испытывают бионический палец на различных сложных предметах. Например, они проверили способность пальца обнаруживать и отображать букву «А» прямо под слоем мягкого кремния, а также некоторые абстрактные формы. Палец может даже определить разницу между жестким и мягким внутренним материалом и мягким внешним покрытием из силикона.

Исследователи также создали физическую модель ткани человека, напечатанную на 3D-принтере, состоящую из трех слоев жесткого полимера (скелет) и внешнего слоя из мягкого силикона (мышцы). Бионический палец отсканировал и успешно воспроизвел трехмерный профиль структуры ткани модели, включая расположение «кровеносного сосуда» под «мышечным» слоем.

С помощью бионического пальца ученые также создали карту внутренних компонентов неисправного электронного устройства. Палец точно определил место, в котором цепь была отключена, и нашел неправильно высверленное отверстие, без необходимости проникновения внутрь устройства.

Специалисты планируют улучшить возможности бионического пальца, чтобы он мог определять различные сложные поверхности. Они надеются, что однажды бионический палец сможет определять любой материал и воспроизводить его структуру максимально четко и без ошибок.