Пальцы робота обрели чувствительность

Человек использует свое осязание примерно таким же образом: взяв хрупкий предмет, например, цветок, кончики наших пальцев ощущают его хрупкость и прикасаются к нему легко. Инстинктивно мы прилагаем большее усилие, если держим или двигаем более тяжелую и крепкую вещь, поскольку между нашими чувствами и мышцами существует обратная связь.

Один из способов создать искусственную конечность, обладающую осязанием, — оснастить ее чувствительными датчиками, реагирующими даже на слабое давление и обеспечивающими такую обратную связь.

Однако Торибио Фернандес Отеро (Toribio Fernandez Otero) и Мария Тереза Кортес (Maria Teresa Cortes) из Политехнического университета Картахены предпочли сделать свой механический палец из «умного полимера» под названием полипиррол. Он расширяется под действием электрического тока и ведет себя по-разному, в зависимости от изменения давления.

Чтобы в результате изменения формы полимер сгибался, ученые наклеивают две тонкие полипирроловые пленки на обе стороны пластмассовой изоляционной ленты. Когда к одной пленке прикладывают положительный электрический заряд, а к другой — отрицательный, первая пленка сжимается, вторая расширяется, и весь многослойный материал сгибается.

Подобные изменения формы происходят по мере того, как электроны встраиваются в цепеобразную молекулу полимера либо удаляются из нее. В результате возникает поток электронов, направленный от отрицательно заряженной пленки к положительно заряженной — то есть при сгибании используется электрическая энергия.

Во время сгибания движущийся кончик пальца убирает с дороги мешающие ему предметы с одинаковой скоростью вне зависимости от их веса. Столкнувшись с более тяжелыми предметами, палец просто толкает их сильнее, используя больше энергии.

По мнению Отеро и Кортес, подобное регулирование происходит за счет того, каким образом полимерная пленка нажимает на препятствие. Давление изменяет плотность упаковки молекул полимера, что, в свою очередь, изменяет разность потенциалов, необходимую для сгибания. В результате палец «чувствует» сопротивление, с которым он сталкивается при движении.

Источник: по материалам журнала Nature.