Южнокорейские учёные из Сеульского национального университета разработали искусственную кожу, которая позволяет роботам одновременно ощущать температуру и давление — точно так же, как это делает человеческая кожа. Новая технология представляет собой ультратонкий мультимодальный сенсор, способный в одном устройстве переключаться между тепловым и механическим режимами восприятия.
Это важный шаг на пути к созданию «физического ИИ» — систем, которые не только вычисляют, но и полноценно взаимодействуют с физическим миром через осязание.
Как работает новая искусственная кожа
В основе разработки лежит сеть нанопроводов с сердечником из серебра и оболочкой из оксида меди. Сенсор работает в двух режимах: тепловом (T-режим) и механическом (M-режим). Он переключается между ними 16 раз в секунду внутри одной ультратонкой структуры.
Благодаря такой архитектуре устройство обеспечивает очень высокую скорость отклика: механические воздействия регистрируются за доли микросекунды, а тепловые — за миллисекунды. При этом сенсор остаётся гибким и может плотно прилегать к поверхностям сложной формы.
В отличие от предыдущих решений, где для одновременного измерения температуры и давления приходилось накладывать несколько разных сенсоров друг на друга, новая технология использует всего один слой. Это делает устройство значительно тоньше, проще и быстрее.
Тесты и точность распознавания
Исследователи объединили сенсор с беспроводной платой и искусственным интеллектом. В экспериментах система смогла с высокой точностью распознавать 20 различных повседневных предметов, «ощущая» их одновременно температуру и давление.
Когда ИИ получал данные только от одного режима (только температура или только давление), точность составляла около 65%. При использовании чередующихся сигналов из обоих режимов точность выросла до 95%. Даже при сокращённом объёме данных точность оставалась на уровне 94,5%.
В тесте, когда сенсор крепили на кончик пальца робота вместе с беспроводной измерительной платой, система правильно опознала 83% из 20 предметов.
Кроме того, учёные создали многоэлементную платформу, способную измерять распределение температуры и давления с пространственным разрешением, близким к человеческой коже. Это показывает, что технологию можно масштабировать до полноценной искусственной кожи.
Где это можно применить
Новая искусственная кожа может стать ключевой технологией для:
- мягкой робототехники и роботизированных захватов;
- протезов с естественным осязанием;
- носимой электронной кожи;
- интерфейсов «человек — машина»;
- систем Physical AI, где роботы должны безопасно и точно взаимодействовать с людьми и окружающей средой.
«Это исследование впервые показывает возможность обработки тепловых и механических стимулов внутри одного ультратонкого устройства без наслоения нескольких сенсоров, — отметил профессор Сын Хван Ко (Seung Hwan Ko). — Мы ожидаем, что эта технология станет основой для достижения человеческого уровня тактильного восприятия у роботов».
Работа опубликована в журнале Nature Materials.
