Piel electrónica

Hoy en día, todo el mundo se están desarrollando robots humanoides prótesis biónicas, órganos artificiales. Tal vez, en este punto, los científicos y los diseñadores más avanzado es en prótesis. Por desgracia, la aparición de estas obras maestras Bioingeniería aún deja mucho que desear en términos idénticos a los de la carne. Además, para el uso exitoso de estas prótesis requiere una inspección visual, ya que el miembro artificial carece de sensaciones táctiles. Y para resolver estos problemas, los científicos están desarrollando una piel electrónica artificial. ¿Qué logros se han alcanzado?

Sensibilidad táctil Artificial en los seres humanos y las máquinas todavía sigue siendo la gran cantidad de películas y libros de ciencia ficción. Pero hay muchas razones para creer que pronto habrá también las primeras muestras reales de ingeniería de sistemas existentes. Y además de las prótesis y robots que equipan, la tecnología del cuero artificial promete encontrar aplicación en el campo de aparatos portátiles.

Por sí mismos, los robots ya no sorprenden a nadie, excepto a las ancianas del interior. Y la "criatura" más mecánico penetrará en nuestra vida diaria - y parece ser inevitable - la más importante que se convertirá para darles la oportunidad de "sentir la piel." Será necesario al menos para la seguridad de su propio funcionamiento: además de la forma de los objetos, es necesario para determinar el deslizamiento, la textura y la temperatura de la superficie, de lo contrario el robot puede soltar el objeto o caer en sí. Percibiendo propiedades del objeto, el robot será capaz de calcular con precisión la fuerza de retención necesaria y suficiente.

Este es el uso de una red distribuida de sensores para medir con precisión pequeños cambios en la presión, la atención de los productores y los entusiastas de aparatos portátiles y ropa "inteligente". Cuero artificial electrónico (E-piel) también puede ser útil en la creación de sensores portátiles de monitoreo de condición física e incluso encontrar uso en la cirugía mínimamente invasiva.

suavidad, flexibilidad y elasticidad h4> Como ya se ha mencionado, una piel sintética flexible, es particularmente relevante en el campo de las prótesis. Modernos prótesis de alta tecnología que utilizan las interfaces mioeléctricos reciben señales directamente de tejido muscular humano y utilizando algoritmos complejos los convierten en servo movimiento. Pero a pesar de los esfuerzos de los diseñadores dan prótesis artificiales apariencia más natural, su artificialidad es muy notable. Y el papel más importante en esta percepción juega dureza de las prótesis de calota exterior. Ella no se dobla y se estira como el cuero real, y mucho menos al tacto y no puede hablar.

El verdadero avance en el campo de la piel artificial sucederá cuando será capaz de dar las propiedades mecánicas de la piel humana. Esto permitirá que interactúan muy preciso con objetos y salvar a la gente con las dentaduras de la parte del león de las molestias e inconvenientes.

Sin embargo, esto es, y una de las principales dificultades. Después de todo, para seguir con precisión los contornos de los objetos de la piel que contiene, también, la electrónica deben ser flexibles. Por desgracia, casi todas las instalaciones modernas de microelementos no pueden presumir de tal propiedad. Aunque la solución a este problema está dirigido un esfuerzo considerable por parte de los desarrolladores. Por ejemplo, los primeros intentos de crear piel artificial se imprimieron en un substrato flexible con circuito conductor soldado a ellos componentes y sensores microelectrónicos estándar. Estas soluciones han sido extremadamente torpe, como productos acabados es una especie de superficie, debajo de la cual se palpa claramente "islas" sólidas de componentes electrónicos que se conectan entre sí de soldadura de metal tradicional.

Sin embargo, este enfoque fue la base para la ROBOSKIN proyecto. La cubierta exterior era un material semi-rígido con sensores y electrónica incorporada. Por supuesto, estaba lejos de ser el concepto de "piel", pero este recubrimiento asegura características mínimas táctiles y es muy adecuado para su uso en grandes superficies de forma compleja. Incluso Este prototipo de piel artificial ha probado en varios robots, incluyendo iCub .

Otro enfoque interesante para la creación de e-piel es el uso de органических transistores semiconductores de película delgada . Esta tecnología fue desarrollada por científicos de la Universidad de Stanford y Tokio. Debido a las peculiaridades de su estructura molecular, los semiconductores orgánicos inicialmente tienen la flexibilidad que es su activo más importante. Por otro lado, la velocidad y la estabilidad de los componentes orgánicos son bajos debido a la baja conductividad eléctrica.

Pero para una piel artificial necesaria velocidad de respuesta eficaz no es más que un milisegundo, de manera que el robot pudiera reaccionar lo suficientemente rápido. Y para este indicador es el más adecuado materiales altamente móviles tales como el silicio monocristalino.

Sin embargo, el uso de silicio nos lleva al problema de la flexibilidad. Un enfoque nos permite resolver a través de термопереносной Imprimir . Para ello, los nanocables de silicio depositado bajo calentamiento en un sustrato de plástico flexible. Se trata de una llamada de poliimida material flexible (poliamida). Tal sustrato con circuitos conductoras aplicadas consisten de nanocables de silicio a continuación, equipado con un TFT y los sensores. Esta tecnología se está desarrollando activamente en la Universidad de Glasgow (nota, esto sigue siendo los científicos escoceses!).

Otro material prometedor era también недавно desarrollado dentro de las paredes del Instituto de Tecnología de Israel. Un sustrato de sensores de polietileno recubierto, que son partes de una sola capa de las partículas de oro con un diámetro de 5-8 nm. Ellos son como pétalos, rodeado de ligandos , realizando el papel de conductores de conexión. Estos sensores son capaces de medir la presión en el rango de decenas de miligramos a decenas de gramos.

Ahora los principales esfuerzos encaminados a lograr la suficiente flexibilidad y cobertura fuerza, pero aparte de eso, es una cuestión de tacto "naturalidad". Además, cuero artificial, de hecho, es un aparato eléctrico, gadget. Y su eficiencia energética también requieren la atención de los desarrolladores. Por supuesto, no es inteligente con su vida de la batería baja, pero todavía recordar el pasado sobre la recarga de su piel necesita tan poco como sea posible.

En general, el estado actual de las cosas con la creación de piel artificial nos permite esperar que en los próximos años, alcanzará el nivel de un producto comercial. Y quién sabe, tal vez en 20 años que estrechar la mano de alguien, entonces sorprendió al escuchar que resulta, la prótesis.

Fuente: habrahabr.ru/company/asus/blog/233347/