Человеческая кожа способна быстро и точно обрабатывать разнообразные стимулы, включая температуру и давление. Однако существующие мультимодальные сенсорные устройства, которые пытаются воспроизвести эту функциональность, обычно полагаются на комбинацию множества датчиков или наслоение функциональных слоев. Это приводит к усложнению структуры, увеличению размера, замедлению отклика и трудностям с точным определением нескольких стимулов в одном месте.
Команда специалистов Сеульского национального университета под руководством профессора Сын Хвана Ко создала устройство на основе сети нанопроводов типа «ядро-оболочка», состоящих из серебряного ядра и оболочки из оксида меди. Устройство может переключаться между режимом температурного восприятия и режимом механического восприятия 16 раз в секунду в рамках единой структуры. Благодаря ультратонкой однослойной конструкции датчик достигает чрезвычайно быстрого отклика — менее микросекунды для механических стимулов и миллисекунды для тепловых.
В экспериментах по классификации объектов команда обучила модель искусственного интеллекта, используя чередующиеся сигналы от обоих режимов восприятия. Точность классификации значительно повысилась — примерно с 65% (при использовании только теплового или только механического сигнала) до 95%. В дальнейших испытаниях с датчиком, установленным на кончике пальца и интегрированным с беспроводной измерительной платой, система достигла точности 83% при распознавании 20 повседневных предметов.
Инженеры также разработали многоэлементную платформу, способную измерять распределение температуры и давления с пространственным разрешением, сравнимым с человеческой кожей. Это значит, что новую технологию можно будет масштабировать от единичных датчиков до полноценных систем искусственной кожи с разрешением, близким к человеческому.
«Это исследование значимо тем, что впервые демонстрирует способность обрабатывать как тепловые, так и механические стимулы в рамках одного ультратонкого устройства без наслоения множества датчиков, — отмечает профессор Ко. — Мы ожидаем, что наша технология превратится в ключевое решение для обеспечения тактильного восприятия на уровне человека у роботов и будет широко применяться в носимой электронной коже, протезах и мягкой робототехнике».
Мультимодальный искусственный тактильный сенсор предполагается применять в протезировании, носимой электронной коже, мягкой робототехнике, роботизированных захватах и интерфейсах человек-машина. Технология может стать основой для тактильного восприятия в роботах нового поколения и Physical AI — ИИ‑системах, которые не только считают и видят, но и по‑настоящему чувствуют мир вокруг.
Ранее инженеры разработали роборуку, которая имитирует человеческие прикосновения.
Источник: hi-tech.mail.ru