Innowacyjny materiał oparty jest na bazie żelatyny i może być odlewany jak rękawiczka na mechaniczną dłoń. Cała jego powierzchnia działa jak czujnik, eliminując potrzebę stosowania licznych osobnych sensorów. Wewnątrz hydrożelu rozmieszczono ponad 860 tys. przewodzących ścieżek, które są monitorowane za pomocą zaledwie 32 elektrod umieszczonych w nadgarstku. System ten pozwala na rejestrowanie różnych rodzajów bodźców, takich jak: nacisk, temperatura, przecięcie czy kontakt wielopunktowy. Decydującym elementem analizy danych sensorycznych jest zastosowanie algorytmów uczenia maszynowego, które umożliwiają rozpoznawanie istotnych wzorców w sygnale i klasyfikowanie rodzaju interakcji.

W eksperymentach laboratoryjnych skóra elektroniczna była poddawana działaniu gorącego powietrza, naciskowi palca i cięciu ostrzem. W każdym z tych przypadków materiał reagował w sposób umożliwiający systemowi identyfikację rodzaju kontaktu. Zebrano ponad 1,7 mln punktów danych, które posłużyły do treningu modelu rozpoznającego bodźce dotykowe. Jak podkreśla jeden z głównych autorów badania dr David Hardman z University of Cambridge, celem projektu było stworzenie materiału, który potrafi rozpoznawać różne formy kontaktu bez konieczności integrowania odrębnych czujników. – Nie jesteśmy jeszcze na poziomie skóry ludzkiej, ale uważamy, że jest to najlepsza technologia tego typu dostępna obecnie – zaznacza dr Thomas George Thuruthel z University College London. Jako dodatkowe zalety wymienia: niską cenę produkcji, możliwość ponownego formowania i dostosowania kształtu oraz dobrą odporność materiału na uszkodzenia mechaniczne w testach laboratoryjnych.

Nowe osiągnięcie naukowców z Cambridge i UCL wpisuje się w szerszy kontekst rozwoju materiałów do zastosowań w robotyce humanoidalnej, protezach z funkcją odczuwania oraz urządzeniach wspomagających opiekę nad osobami starszymi. Pokrewnych badań nie brakuje również w innych ośrodkach naukowych. Zespół prof. Nanshu Lu z University of Texas opracował rozciągliwą skórę elektroniczną, która zachowuje czułość na nacisk nawet w przypadku deformacji mechanicznej. Rozwiązanie to zostało przetestowane w aplikacjach, takich jak chwytanie delikatnych przedmiotów czy badanie pulsu, co pokazuje jego przydatność w opiece zdrowotnej. – Potrzebujemy nowych rozwiązań do opieki nad starzejącym się społeczeństwem, a roboty mogą tu odegrać ważną rolę – podkreśla prof. Lu.

W University College London prowadzone są także badania nad systemami bioinspirowanymi, które mają symulować działanie czterech głównych typów receptorów skóry właściwej. Dr Sara Abad i jej zespół pracują nad materiałami, które pozwolą przywrócić zdolność palpacyjną robotycznym ramionom, co może znaleźć zastosowanie w diagnostyce onkologicznej i chirurgii minimalnie inwazyjnej. Niektóre zespoły badawcze skupiają się na tworzeniu rozwiązań z zakresu rozciągliwych tkanin sensorycznych, takich jak CushSense, umożliwiających wykrywanie kontaktu na całych powierzchniach materiału. Inne prace koncentrują się na systemach dwumodalnych, które integrują sensory magnetyczne z wibracyjnym sprzężeniem zwrotnym, co pozwala na bardziej zaawansowaną interakcję człowiek-maszyna. W ocenie ekspertów najnowsze osiągnięcia w tej dziedzinie mogą w ciągu najbliższych kilku lat znaleźć zastosowanie w praktyce. Prof. Carmel Majidi z Carnegie Mellon uważa, że roboty w środowiskach przemysłowych mogą być wyposażone w skórę syntetyczną już w ciągu najbliższych pięciu lat.

Opracowana przez zespoły z Cambridge i UCL elektroniczna skóra hydrożelowa stanowi znaczący etap w kierunku realistycznej symulacji percepcji dotykowej w systemach sztucznych. Jej jednorodna struktura, możliwość analizy różnych bodźców za pomocą jednego materiału oraz integracja z systemami sztucznej inteligencji otwierają drogę do nowych zastosowań w robotyce, protetyce i medycynie. Wyzwania, takie jak trwałość w warunkach środowiskowych, interpretacja złożonych sygnałów i dalsze zwiększanie czułości, będą przedmiotem kolejnych etapów badań i rozwoju tej obiecującej technologii.