Nově vyvinutý Electronic Skin posouvá humanoidní robotiku

Pokroky v umělé nebo elektronické kůži jsou zásadní pro vytvoření humanoidních robotů, protože kůže nám lidem poskytuje hmat, schopnost detekovat teplotu a bolest a mnoho dalších důležitých aspektů života. Lidské tělo má hmatové receptory umístěné v kůži, což nám umožňuje převádět teplotní nebo mechanické podněty na elektrické signály pro mozek.

Replikovat tyto schopnosti v elektronické kůži je extrémně obtížné a dnešní verze jsou schopny detekovat pohyb nebo teplotu pouze samostatně. Doposud neexistuje žádná, která by dokázala obojí současně jako lidská kůže.

Multimodální iontově-elektronická kůže

Výzkumný tým na Stanfordské univerzitě vyvinul nový, multimodální iontově-elektronický skin, který je schopen právě toho. Aplikací speciálních vlastností iontových vodičů byl tým schopen vytvořit jednoduché struktury, které umožňují elektronické kůži měřit teplotu a mechanickou stimulaci současně.

V týmu byli profesor POSTECH Unyong Jeong a Dr. Insang You z katedry materiálových věd a inženýrství a také profesor Zhenan Bao. Zjištění byla zveřejněna v Vědana listopad 20.

Před tímto vývojem trpěla elektronická kůže často velkými chybami v měření teploty, když na ni byly aplikovány mechanické podněty. Tým se díval na lidskou kůži jako na inspiraci a vytvořil senzor s elektrolyty, protože jsou zodpovědné za to, že lidské pokožce umožňují volně se natahovat, aniž by se zlomily. Materiál iontového vodiče, který obsahuje elektrolyty, může mít různé měřitelné vlastnosti v závislosti na frekvenci měření.

Díky tomu všemu tým vyvinul multifunkční umělý receptor schopný měřit současně hmatový vjem a teplotu. Tým byl schopen odvodit dobu relaxace náboje a normalizovanou kapacitu, což jsou dvě proměnné, které mohou měřit teplotu a pohyby, aniž by reagovaly na tu druhou.

Nově vyvinutý umělý receptor má mnoho potenciálních komerčních využití, protože dokáže přesně měřit teplotu aplikovaného předmětu a profil napětí na vnější podněty.

Humanoidní kůže

Pokud jde o multimodální iontově-elektronický skin, mohl by být aplikován na nositelné teplotní senzory nebo skiny robotů, aby byly humanoidnější.

Dr. Insang You je prvním autorem výzkumu.

"Když se ukazováček dotkne elektronické kůže, elektronická kůže detekuje kontakt jako změnu teploty, a když prst zatlačí na kůži, zadní část kontaktní plochy se natáhne a rozpozná to jako pohyb," řekl You. "Mám podezření, že tento mechanismus je jedním ze způsobů, jak skutečná lidská kůže rozpoznává různé podněty, jako je teplota a pohyb."

Jeong byl odpovídajícím autorem.

"Tato studie je prvním krokem k otevření dveří pro multimodální elektronický výzkum kůže pomocí elektrolytů," řekl Jeong. "Konečným cílem tohoto výzkumu je vytvořit umělou iontově elektronickou kůži, která simuluje lidské hmatové receptory a neurotransmitery, což pomůže obnovit hmat u pacientů, kteří ztratili hmat v důsledku nemoci nebo nehody."