E-Hud Basert På Menneskets Sanse-Nervesystem

En ny kunstig nervesystem er blevet udviklet af adjunkt Benjamin Tee og forskere ved National University of Singapore (NUS). Den nye teknologi blev skabt af Tee og en gruppe forskere og videnskabsmænd fra afdelingen for materialsvidenskab og ingeniørvidenskab ved NUS’ ingeniørskole. Tee og hans hold har været i gang med at udvikle den nye e-hud i en og en halv år, og han selv har arbejdet på teknologien i mange år. Det har været hans mål at skabe en teknologi, der kan hjælpe robotter og proteser med at have en bedre fornemmelse af berøring.

Det nye system kaldes Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES), og forskningen og udviklingen blev offentliggjort i Science Robotics den 18. juli 2019. Før denne udvikling havde elektroniske hudtykker mange ledninger og var udsat for skader.

Den nye e-hud har samme fornemmelse af berøring som menneskehud og er ultra-højresponsiv. Den kan også bedre klare skader end rigtig hud. Tee forklarede teknologien og hvordan den på visse måder er overlegen i forhold til huden på vores krop.

“Mennesker bruger vores fornemmelse af berøring til at udføre hverdagsopgaver, såsom at tage en kop kaffe eller give hånd. Uden det ville vi endda miste vores balance, når vi går. På samme måde har robotter brug for en fornemmelse af berøring for at kunne interagere bedre med mennesker, men robotter kan stadig ikke føle objekter meget godt.”

Forskerne på universitetet brugte det menneskelige sanse-nervesystem som model. ACES-elektroniske nervesystem detekterer signaler på samme måde som det menneskelige nervesystem, men ACES har et netværk af sensorer og en enkelt elektrisk ledning. Dette adskiller sig fra nervegrupperingen i menneskehud. Professor Tee talte om årsagerne til, at e-huden er modelleret efter det menneskelige sanse-nervesystem.

“Det menneskelige sanse-nervesystem er ekstremt effektivt og fungerer hele tiden, så meget at vi ofte tager det for givet. Det er også meget robust over for skader. Vores fornemmelse af berøring, for eksempel, påvirkes ikke, når vi får et snit. Hvis vi kan efterligne, hvordan vores biologiske system fungerer, og gøre det endnu bedre, kan vi fremme enorme fremskridt inden for robotteknologi, hvor elektroniske hudtykker primært anvendes.”

ACES-systemet er hurtigere end det menneskelige sanse-nervesystem. Det kan registrere berøringer mere end 1.000 gange hurtigere. Det kan også skelne fysisk kontakt mellem forskellige sensorer. Det kan gøre dette på under 60 nanosekunder, det hurtigste nogensinde for e-hud-teknologi. En anden fordel ved e-huden er, at den kan fortælle formen, hårdheden og teksturen af objekter inden for 10 millisekunder. Det kan gøre dette på grund af den høje troværdighed og registreringshastighed. Ligesom rigtig menneskehud er den nye e-hud robust over for fysisk skade. Hud, enten menneskelig eller elektronisk, er i konstant interaktion med den ydre omverden, hvilket medfører mange skader. Fordi ACES-systemet bruger en elektrisk ledning med uafhængige sensorer, er huden stadig funktionsdygtig, så længe der er mindst én forbindelse mellem sensoren og ledningen.

Denne nye udvikling i teknologi kan anvendes i mange forskellige områder, såsom kunstig intelligens-applikationer som proteser og menneske-maskin-grænseflader. Professor Tee talte om mulighederne.

“Skalbarhed er en kritisk overvejelse, da store stykker af højtydende elektroniske hudtykker er nødvendige for at dække de relativt store overflader af robotter og proteser. ACES kan let kombineres med enhver type sensorhudlag, for eksempel de, der er designet til at registrere temperaturer og fugtighed, for at skabe højtydende ACES-aktiveret elektronisk hud med en ekstraordinær fornemmelse af berøring, der kan anvendes til en bred vifte af formål.”

Denne teknologi vil fortsætte med at udvikle sig, og det er endnu et felt, der bevæger sig hurtigt og producerer fantastiske muligheder. Det vil være særligt nyttigt i robotteknologi, da det er der, hvor de fleste e-hudtykker i øjeblikket anvendes.