E-Skin založená na lidském senzorickém nervovém systému

Nový umělý nervový systém byl vyvinut asistentem profesorem Benjaminem Teem a výzkumníky z National University of Singapore (NUS). Novou technologii vytvořil Tee a skupina výzkumníků a vědců z Ústavu materiálových věd a inženýrství na Technické fakultě NUS. Tee a jeho tým vyvíjeli nový e-skin rok a půl a on sám na technologii pracuje ještě mnoho dalších. Jeho cílem bylo vytvořit technologii, která by pomohla robotům a protetikům mít lepší hmat. 

Nový systém se nazývá Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES), výzkum a vývoj byly publikovány v Věda Robotics dne 18. července 2019. Před tímto vývojem měly elektronické skiny spoustu drátů a byly náchylné k poškození. 

Nový e-skin má stejný hmat jako lidská kůže a je extrémně citlivý. Dokáže si také poradit s poškozením lépe než pravá kůže. Tee vysvětlil technologii a jak je v některých ohledech lepší než kůže, kterou máme na těle. 

„Lidé používají náš hmat ke splnění každého každodenního úkolu, jako je vyzvednutí šálku kávy nebo podání ruky. Bez něj dokonce ztratíme smysl pro rovnováhu při chůzi. Podobně i roboti potřebují mít hmat, aby mohli lépe interagovat s lidmi, ale roboti dnes stále ještě neumí dobře cítit předměty.“ 

Vědci z univerzity použili jako model lidský smyslový nervový systém. Elektronický nervový systém ACES detekuje signály podobně jako lidský nervový systém, ale ACES má síť senzorů a jeden elektrický vodič. To se liší od nervových seskupení v lidské kůži. Profesor Tee hovořil o důvodech, proč je e-kůže modelována podle lidského smyslového nervového systému. 

„Smyslový nervový systém člověka je extrémně výkonný a neustále funguje do té míry, že to často považujeme za samozřejmost. Je také velmi odolný vůči poškození. Například náš hmat není ovlivněn, když utrpíme řez. Pokud dokážeme napodobit, jak náš biologický systém funguje, a vylepšit jej, můžeme dosáhnout obrovského pokroku v oblasti robotiky, kde se převážně používají elektronické skiny.“ 

Systém ACES je rychlejší než lidský smyslový nervový systém. Dokáže detekovat dotyky více než 1,000krát rychleji. Může také rozlišovat fyzické kontakty mezi různými senzory. Je schopen to udělat za méně než 60 nanosekund, což je vůbec nejrychlejší technologie e-skin. Další výhodou e-skin je, že je schopen rozpoznat tvar, tvrdost a texturu objektů během 10 milisekund. Je schopen to udělat díky vysoké věrnosti a rychlosti snímání. Stejně jako skutečná lidská kůže je nový e-skin odolný vůči fyzickému poškození. Kůže, lidská nebo elektronická, je v neustálé interakci s vnějším prostředím, což způsobuje mnoho škod. Protože systém ACES používá elektrický vodič s nezávislými senzory, jsou pláště stále funkční, pokud existuje alespoň jedno spojení mezi senzorem a vodičem. 

Tento nový vývoj v technologii lze použít v mnoha různých oblastech, jako jsou aplikace umělé inteligence, jako jsou protetické končetiny a rozhraní člověk-stroj. Profesor Tee hovořil o možnostech. 

„Škálovatelnost je kritickým hlediskem, protože k pokrytí relativně velkých ploch robotů a protetických zařízení jsou zapotřebí velké kusy vysoce výkonných elektronických skinů. ACES lze snadno spárovat s jakýmkoliv druhem povrchových vrstev senzorů, například s těmi, které jsou navrženy pro snímání teplot a vlhkosti, a vytvořit tak vysoce výkonný elektronický povrch s podporou ACES s výjimečným hmatem, který lze použít pro širokou škálu účelů. “ 

Tato technologie se bude nadále vyvíjet a je to další oblast, která se rychle vyvíjí a vytváří úžasné příležitosti. Bude to užitečné zejména v robotice, protože tam se v současnosti používá nejvíce e-skin.