Машины могут победить лучшего в мире шахматиста, но они не могут справиться с шахматной фигурой так же хорошо, как с младенцем. Это отсутствие ловкости роботов отчасти связано с тем, что искусственным захватам не хватает тонкого тактильного ощущения кончика пальца человека, которое используется для направления наших рук, когда мы берем предметы и обращаемся с ними.

Две статьи, опубликованные в Journal of the Royal Society Interface, дают первое подробное сравнение искусственного кончика пальца с нейронными записями человеческого осязания. . Исследование возглавил профессор робототехники и ИИ (искусственный интеллект) Натан Лепора с факультета инженерной математики Бристольского университета в Бристольской лаборатории робототехники.

«Наша работа помогает понять, как сложная внутренняя структура человеческой кожи создает наше человеческое осязание. Это захватывающая разработка в области мягкой робототехники — возможность 3D-печати тактильной кожи может создать роботов, которые будут более ловкими или значительно улучшенными . производительность протезов рук, давая им встроенное чувство осязания», — сказал профессор Лепора.

Профессор Лепора и его коллеги создали ощущение осязания в искусственном кончике пальца, используя напечатанную на 3D-принтере сетку булавкообразных сосочков на нижней стороне податливой кожи, которые имитируют дермальные сосочки, находящиеся между внешним эпидермальным и внутренним дермальными слоями тактильной кожи человека. Сосочки изготавливаются на передовых 3D-принтерах, которые могут смешивать мягкие и твердые материалы для создания сложных структур, подобных тем, которые используются в биологии.

«Мы обнаружили, что тактильный кончик нашего пальца, напечатанный на 3D-принтере, может генерировать искусственные нервные сигналы, которые выглядят как записи реальных тактильных нейронов. Тактильные нервы человека передают сигналы от различных нервных окончаний, называемых механорецепторами, которые могут сигнализировать о давлении и форме контакта. Классическая работа Филлипс и Джонсон в 1981 году впервые нанесли электрические записи этих нервов для изучения «тактильного пространственного разрешения», используя набор стандартных ребристых форм, используемых психологами. форм и обнаружил поразительно близкое совпадение с нейронными данными», — сказал профессор Лепора.

«Для меня самый захватывающий момент был, когда мы посмотрели на наши записи искусственного нерва с кончика пальца, напечатанного на 3D-принтере, и они выглядели как настоящие записи более 40 лет назад. Эти записи очень сложные, с холмами и провалами по краям и гребням. и мы увидели ту же картину в наших искусственных тактильных данных», — добавил он.

Хотя исследование показало удивительно близкое соответствие между сигналами искусственного кончика пальца и человеческого нерва, оно не было столь чувствительным к мелким деталям. Профессор Лепора подозревает, что это связано с тем, что кожа, напечатанная на 3D-принтере, толще, чем настоящая кожа, и его команда в настоящее время изучает, как печатать на 3D-принтере структуры в микроскопическом масштабе человеческой кожи.

«Наша цель — сделать искусственную кожу такой же или даже лучше, чем натуральная», — сказал профессор Лепора.