Главная цель исследований – создание двунаправленной биологической системы управления протезами. Т.е. одни и те же электроды должны считывать управляющие сигналы с периферических нервов культи, к которым подключены, а также передавать обратное воздействие от датчиков, расположенных в кисти.
Особенностью используемых электродов является то, что они "подключаются" не к мышечной ткани, как обычные миоэлектроды, а напрямую к нервным волокнам, которые и передают управляющий сигнал к мышцам.
4. Проект искусственной кожи – определение давления, температуры и влажности. Разработка принадлежит объединенной команде ученых из Южной Кореи и США. Внутри гибкого прозрачного силиконового материала находится сетка из кремниевых нанолент, которые генерируют электричество при растяжении или сжатии. Благодаря разнице электрических импульсов обеспечивается тактильная обратная связь. Кремниевые наноленты также позволяют чувствовать температуру предметов.
Датчики влажности состоят из конденсаторов. Принцип работы основан на физических законах: когда полимер, окружающий конденсатор, поглощает воду, влага меняет свойства полимера в отношении сохранения заряда. Конденсаторы измеряют заряд, определяя тем самым уровень влажности окружающей среды.
Подобный протез должен выполнять множество сложных операций, таких как нажатие клавиш, способность держать чашку с горячим или холодным напитком, определение сухих и влажных поверхностей, рукопожатие и т. д. Большой раздел исследования,
опубликованного в журнале Nature, посвящен алгоритму выполнения данных операций, а также испытанию работы датчиков. Например, датчик влажности проверялся в определении сухих и влажных подгузников.
Но ключевая проблема передачи сенсорной информации от искусственной кожи к мозгу человека не решена. Удалось передать информацию о давлении из кожи в мозг крысы, но, как отмечают авторы работы, для людей этот метод может быть небезопасен.
5. Искусственные мышцы – мощность (силовые характеристики) и пластичность (точность движения, гибкость).
Разработкой занимаются одновременно несколько команд. Популярные "воздушные" мышцы McKibben были разработаны еще в 1950-х. Другой подход был у ученых из Массачусетского технологического института, они использовали волокна нейлона, которые при нагревании сжимаются, при этом увеличиваясь в диаметре, что заставляет их изгибаться.
Недавняя статья гарвардских ученых обещает мускулы ценой в $1 и силой, способной поднимать груз, превышающий их собственный вес в 1000 раз. Мышцы выполненны на основе техники оригами: