Nově vyvinutá elektronická kůže pokrokuje v humanoidních robotice

Vývoj umělé nebo elektronické kůže je zásadní pro vytvoření humanoidních robotů, protože kůže nám poskytuje smysl pro dotek, schopnost detekovat teplotu a bolest a mnoho dalších důležitých aspektů života. Lidské tělo má taktilní receptory umístěné v kůži, které nám umožňují převést teplotní nebo mechanické stimuly na elektrické signály pro mozek.

Je velmi obtížné replikovat tyto schopnosti v elektronické kůži a dnešní verze jsou schopny detekovat pouze pohyb nebo teplotu samostatně. Dosud neexistuje žádná, která by mohla dělat obě věci současně jako lidská kůže, až do teď.

Multimodální iontově-elektronická kůže

Výzkumný tým ze Stanfordovy univerzity vyvinul novou, multimodální iontově-elektronickou kůži, která je schopna dělat právě to. Použitím speciálních vlastností iontových vodičů tým vytvořil jednoduché struktury, které umožňují elektronické kůži měřit teplotu a mechanické stimuly současně.

Tým zahrnoval profesora Unyong Jeonga z POSTECH a Dr. Insanga Youa z oddělení materiálové vědy a inženýrství, stejně jako profesora Zhenana Baa. Výsledky byly zveřejněny v Science dne 20. listopadu.

Před touto vývojem často elektronická kůže trpěla velkými chybami při měření teploty, když byly aplikovány mechanické stimuly. Tým se inspiroval lidskou kůží a vytvořil senzor s elektrolyty, protože jsou odpovědné za to, že lidská kůže může být natažena volně bez porušení. Iontový vodičový materiál, který obsahuje elektrolyty, může mít různé měřitelné vlastnosti v závislosti na měřicí frekvenci.

Přes všechny tyto skutečnosti tým vyvinul multifunkční umělý receptor schopný měřit taktilní pocit a teplotu současně. Tým byl schopen odvodit čas relaxace náboje a normalizovanou kapacitu, které jsou dvě proměnné, které mohou měřit teplotu a pohyby bez reakce na druhou.

Nově vyvinutý umělý receptor má mnoho potenciálních komerčních využití, protože může přesně měřit teplotu aplikovaného objektu a profil napětí při vnějších stimulech.

Humanoidní kůže

Co se týče multimodální iontově-elektronické kůže, mohla by být aplikována na nositelné teplotní senzory nebo robotické kůže, aby je učinila více humanoidními.

Dr. Insang You je prvním autorem výzkumu.

„Když prst dotkne elektronické kůže, elektronická kůže detekuje kontakt jako teplotní změnu a když prst tlačí na kůži, zadní část kontaktu se táhne a rozpoznává ji jako pohyb,“ řekl You. „Podezřívám, že tento mechanismus je jedním ze způsobů, jak skutečná lidská kůže rozpoznává různé stimuly, jako je teplota a pohyb.“

Jeong byl odpovídajícím autorem.

„Tato studie je prvním krokem v otevření dveří pro multimodální elektronickou kůži výzkumu pomocí elektrolytů,“ řekl Jeong. „Cílem tohoto výzkumu je vytvořit umělou iontově-elektronickou kůži, která simuluje lidské taktilní receptory a neurotransmitery, což pomůže obnovit smysl pro dotek u pacientů, kteří ztratili svůj taktilní pocit v důsledku nemoci nebo nehod.“