Функциональные волокна и ткани для мягкой робототехники, носимых устройств и взаимодействия человека и робота

Мягкая робототехника, вдохновлённая движениями живых организмов и обладающая высокой адаптивностью и точностью при выполнении задач, крайне востребована для эффективной работы и безопасного взаимодействия с людьми. С появлением носимой электроники для обеспечения безопасного и удобного взаимодействия человека и робота всё большее внимание уделяется повышенной тактильной чувствительности и сродству с кожей. Ткани, образованные переплетением волокон, традиционно выполняют статические функции, такие как согревание, защита и обеспечение эстетической привлекательности. В последнее время динамические волокна и ткани приобретают особое значение благодаря способности обеспечивать активный отклик на внешние стимулы, включая функции сенсорики и приведения в действие, для мягких роботов и носимых устройств. Вначале рассматриваются механизмы реагирования исполнительных элементов на основе волокон и тканей, а также их характеристики при воздействии различных внешних стимулов. Обсуждаются искусственные мышцы на основе волокон и пряжи для манипулирования мягкими роботами и содействия движениям человека, а также интеллектуальная одежда для улучшения восприятия человеком. Затем обобщаются геометрические конструкции, методы изготовления, механизмы и функции волокон и тканей для сенсорного восприятия и сбора энергии от тела человека и окружающей среды. Показана эффективная интеграция электронных компонентов с одеждой, кожей человека и живыми организмами, что позволяет создавать многофункциональные платформы с потенциалом автономного энергоснабжения для взаимодействия человека и робота и биомедицины. Наконец, предлагается рассмотреть взаимосвязь между роботизированными и носимыми волокнами и тканями и внешними стимулами, а также проблемы и возможные направления развития, способные преобразить роботизированные волокна, ткани и носимые устройства в новую эпоху.