Nieuwe elektronische skin kan een mensachtig tastgevoel hebben

• Asynchrone gecodeerde elektronische huid kan druk, temperatuur en vochtigheid met ultrahoge precisie en reactievermogen waarnemen.
• Het kan aanraking 1000 keer sneller detecteren dan het menselijke sensorische zenuwstelsel.
• Het kan worden geïntegreerd met kunstmatige intelligentie om krachtige machine-brein-interfaces mogelijk te maken.

Al jaren proberen wetenschappers machines uit te rusten met tastzin. Ze hebben intelligente mensachtige androïden en protheses uitgerust met elektronische skins, waardoor skins op natuurlijke wijze kunnen samenwerken en samenwerken met mensen om verschillende structuren in de omgeving te manipuleren.

Deze elektronische skins bestaan ​​uit een groot aantal sensoren voor snelle somatosensorische waarneming. Ze verzenden echter tactiele gegevens van sensoren serieel, wat resulteert in grotere knelpunten bij de uitleeslatentie.

Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Singapore de Asynchronously Coded Electronic Skin (ACES) ontwikkeld met ultrahoge responsiviteit en robuustheid. Geïnspireerd door het zenuwstelsel, kan ACES druk, temperatuur en vochtigheid waarnemen. Het kan worden gecombineerd met bijna alle soorten sensorhuidlagen om effectief te werken als een elektronische huid.

Hoe werkt het?

Het menselijk lichaam bevat bijna 72 kilometer zenuwen die de hersenen, huid en spieren met elkaar verbinden. In deze studie gebruikten onderzoekers het menselijke zenuwstelsel als inspiratiebron om een ​​elektronische huid voor robots te ontwikkelen.

De huid (ACES) is gemaakt van siliciumlagen bedekt met 249 sensoren. Het kan tegelijkertijd thermotactiele gegevens verzenden met verbazingwekkend lage uitleeslatenties, zelfs met grote aantallen sensoren (tot 10.000).

Referentie:ScienceMag | DOI:10.1126/scirobotics.aax2198 | Universiteit van Singapore

Ze demonstreerden prototype-arrays van maximaal 240 kunstmatige mechanoreceptoren. Ze waren allemaal in staat om gegevens asynchroon te verzenden met een latentie van 1 milliseconde met behoud van een temporele precisie van minder dan 60 nanoseconden.

Door een dergelijke lage latentie en ultrahoge precisie kan de elektronische huid fijne tijdruimtelijke kenmerken oplossen die essentieel zijn voor snelle tactiele waarneming.

Afbeelding tegoed:Mario Tama/Getty

Dit is een grote doorbraak omdat onderzoekers voor het eerst een elektronische huid hebben kunnen bouwen waarmee meerdere sensoren feedback kunnen geven aan één ontvanger en als een geheel systeem kunnen fungeren in plaats van individuele elektroden. Omdat sensoren parallel zijn aangesloten, kan het hele systeem nog steeds normaal functioneren, zelfs als de afzonderlijke receptoren beschadigd zijn.

Er is één potentieel nadeel van ACES:zender of ontvanger kunnen niet zeggen of een waarnemingsverlies is opgetreden. De architectuur maakt echter eenvoudige zenderimplementaties en indrukwekkende timingprecisie van prikkelgebeurtenissen mogelijk, die uiterst belangrijke factoren zijn voor elektronische huidtoepassingen waarbij realtime bewegingen van cruciaal belang zijn.

Lezen:kunstmatige intelligentie helpt robot objecten te herkennen door aanraking

Het onderzoeksteam werkt momenteel samen met neurowetenschappers en ingenieurs om de tastzin van prothetische handen te helpen herstellen. Ze geloven dat hun elektronische huid de interactie tussen machine en mens en omgeving voor autonome antropomorfe robots kan bevorderen en kan worden geïntegreerd met kunstmatige intelligentie om krachtige machine-herseninterfaces mogelijk te maken.