Nově vyvinutá elektronická kůže pokročila v oblasti humanoidního robotického systému

Pokroky v oblasti umělé nebo elektronické kůže jsou 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, což je to, co nám umožňuje 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 zvlášť. Dosud nebyla vyvinuta žádná, která by mohla dělat obě věci současně jako lidská kůže, až do teď.

Multimodální ion-elektronická kůže

Výzkumný tým na Stanford University vyvinul novou, multimodální ion-elektronickou kůži, která je schopna udělat právě to. Aplikací speciálních vlastností ionových vodičů byl tým schopen vytvořit jednoduché struktury, které umožňují elektronické kůži měřit teplotu a mechanickou stimulaci současně.

Tým zahrnoval profesora Unyong Jeong a Dr. Insang You z oddělení materiálového inženýrství, stejně jako profesora Zhenan Bao. 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 podíval na lidskou kůži jako na inspiraci a vytvořil senzor s elektrolyty, protože jsou zodpovědné za to, že lidská kůže může být natažena volně bez přetržení. Ionový vodič, který obsahuje elektrolyty, může mít různé měřitelné vlastnosti v závislosti na jeho měřicí frekvenci.

Přes vše toto 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 použití, protože může přesně měřit teplotu aplikovaného objektu a profil napětí při vnějších stimulech.

Humanoidní kůže

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

Dr. Insang You je prvním autorem výzkumu.

“Když indexový prst dotkne elektronické kůže, elektronická kůže detekuje kontakt jako změnu teploty a když prst tlačí na kůži, zadní část kontaktní oblasti 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 korespondenčním autorem.

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