Umělá kůže pro lidi i kyborgy

Odborníci z Kalifornské univerzity v Berkeley vyvinuli elektronickou analogii kůže. Tato umělá kůže má schopnost detekovat poměrně jemné dotyky a tlaky. Otvírá se tak cesta k výrobě citlivých robotů a také umělých náhrad lidských končetin, které budou mít podobné vlastnosti.

Tato umělá kůže je rozdělena na jednotlivé "hmatové" body, které vnímají podobně silné tlaky jako lidská kůže, navíc i podobnou rychlostí. Mřížka sestávající se z těchto bodů je dokonce schopna detekovat celá písmena, která jsou do ní zvnějšku "vtlačena". Účelem elektronické kůže je vývoj robotů, kteří budou umět citlivě manipulovat s tak křehkými předměty jako jsou např. vejce, sklenice nebo porcelánový talíř. Dnešní těžkopádní roboti by tyto předměty nejspíš rozbili.

Podstatou elektronické kůže je jemná síť nanodrátků z germania a křemíku, která je uchycena na přilnavé vrstvě z polyimidu. Nad touto sítí je ještě vrstva organických nanotranzistorů, která je pokryta pružnou a na dotyk citlivou vrstvou gumy. Experimentální prototyp umělé kůže má plochu o velikosti 49 cm2a registruje tlaky v rozmezí od 0 do 15 kilopascalů. To zhruba odpovídá našim typickým denním aktivitám, jako je např. psaní na klávesnici nebo manipulace s objekty.

Umělá kůže složená z matice nanodrátků v představě výtvarníka.|foto: Ali Javey, Kuniharu Takei

Odlišnou cestou se vydal tým profesorky chemie Zhenan Bao, která působí na Stanfordské univerzitě v Kalifornii. Její lidé vyvinuli umělou kůži, jejíž klíčovou součástí je souvislá vrstva pryže. Při dotyku se pryžová vrstva v dotyčném místě ztenčuje a tento efekt se měří pomocí přilehlých kondenzátorů. I zde je doba reakce na tlak porovnatelná s reakcí lidské kůže, jde o řádově tisícíny sekund. Měřitelné tlaky jsou až 1000x menší než je schopna vnímat kůže lidská, tato umělá kůže například zaznamená i „kroky“ motýla. Cesty obou týmů mají společné poměrně nízké náklady na potřebné komponenty systému.

Robotici dnes už mají k dispozici také relativně dobré elektronické analogie zraku a sluchu, mnohem horší to je v oblastech čichu a chuti. V oblasti robotického hmatu zatím víme, jak vyřešit detekci konstantního tlaku. Problémem zůstává zvládnutí složitějších, zejména dynamických hmatových podnětů, které bývají doprovázeny signály o různých frekvencích - jde např. o pocit ostrého předmětu, pocit pálení apod. Velkou výzvou je také propojení umělé kůže s lidskou nervovou soustavou tak, aby elektronicky přijaté hmatové signály byly bez deformací předávány dál. Umělá kůže by mohla vnímat i další druhy podnětů, ať už fyzikálních, chemických nebo biologických.