Роботы научатся чувствовать тепло кожей

Тонкая, гибкая и очень чувствительная пленка делается из пектинов — олигосахаридов, которые благодаря большому количеству карбоксильных групп в своих молекулах способны быстро передавать ионы металлов. Поток ионов используется в пектиновой пленке для передачи сигнала вместо традиционного для электротехники потока электронов. Изменение температуры меняет сопротивление материала. Колебание сопротивления фиксируют электроды, закрепленные по краям материала, которые передают сигнал процессору.

Пектиновая пленка фиксирует изменение температуры на 10 милликельвин, что делает ее вдвое более чувствительной, чем человеческая кожа. Чтобы измерить этот показатель, ученые грели в микроволновке игрушечного медведя, а затем сажали его в метре от образца.

• 
  

  Фото
  Возле ноздрей у многих змей — например, у этой мексиканской гадюки — находятся термосенсоры, которые позволяют им находить добычу. Тек же, как и термочувствительная пленка для роботов, в сенсорах змей есть пектиновые мембраны, чувствительные к колебаниям температуры.

Рафаэль Ди Джиакомо (Raffaele Di Giacomo) из Высшей технической школы Цюриха поясняет, что пленка может найти применение в робототехнике. Если покрыть ей всю поверхность робота, он сможет чувствовать малейшие изменения температуры вокруг себя. Это поможет движущимся машинам не натыкаться на людей и животных, искать живых под развалами и в заполненных дымом зданий во время пожаров. Роботам-помощникам полезно уметь определять температуру предметов, чтобы, к примеру, не дать больному слишком горячую чашку чая. Пленку так же можно использовать в протезах, чтобы искусственные конечности помогали владельцам чувствовать тепло и холод так же, как чувствуют обычные руки и ноги.

В отличие от предлагавшихся ранее сенсоров пептидная мембрана легче в изготовлении и чувствительна к колебаниям температуры в широком диапазоне. Делают ее, окуная пектиновую основу в раствор хлорида кальция — тогда ионы Ca2+ переходят в пектиновую массу. Ди Джиакомо предполагает, что пектиновое покрытие можно будет распылять или наносить как краску, или опускать готовых роботов или их детали в ёмкости с пектиново-кальциевой массой. При таком подходе проблемой могут стать только выступающие детали сложных поверхностей.

С полным текстом работы можно ознакомиться на Arxiv.org.