Nyt udviklet elektronisk hud fremmer humanoid robotteknologi

Fremgang i kunstig eller elektronisk hud er afgørende for skabelsen af humanoid robotter, da huden giver os mennesker fornemmelsen af berøring, evnen til at registrere temperatur og smerte, samt mange andre vigtige aspekter af livet. Den menneskelige krop har taktilreceptorer i huden, som er det, der tillader os at omdanne temperatur- eller mekaniske stimuli til elektriske signaler til hjernen.

Det er ekstremt svært at reproducere disse evner i elektronisk hud, og i dag kan de kun registrere bevægelse eller temperatur separat. Der har endnu ikke været nogen, der kan gøre begge samtidig som menneskehuden, indtil nu.

Multimodal Ion-Elektronisk Hud

Et forskningsteam fra Stanford University har udviklet en ny, multimodal ion-elektronisk hud, der kan gøre netop det. Ved at anvende særlige egenskaber af ionledere, kunne teamet skabe simple strukturer, der tillader den elektroniske hud at måle temperatur og mekanisk stimulation samtidig.

Teamet bestod af POSTECH-professoren Unyong Jeong og Dr. Insang You fra afdelingen for materialsvidenskab og -teknologi, samt professor Zhenan Bao. Resultaterne blev offentliggjort i Science den 20. november.

Før denne udvikling led elektronisk hud ofte under store fejl ved måling af temperatur, når mekaniske stimuli blev anvendt på den. Teamet så på menneskehuden som inspiration og skabte sensoren med elektrolytter, da de er ansvarlige for at give menneskehuden evnen til at strække sig frit uden at gå i stykker. Ionledermaterialet, der indeholder elektrolytter, kan have forskellige målbare egenskaber afhængigt af målefrekvensen.

Gennem alt dette udviklede teamet en multifunktionel kunstig receptor, der kan måle en taktil fornemmelse og temperatur samtidig. Teamet kunne aflede ladningsrelaxationstiden og den normerede kapacitans, som er to variable, der kan måle temperatur og bevægelse uden at reagere på hinanden.

Den nyt udviklede kunstige receptor har mange potentielle kommercielle anvendelser, da den kan måle temperaturen på det anvendte objekt og strækningsprofilen ved ydre stimuli.

Humanoid Hud

For hvad angår den multimodale ion-elektroniske hud, kan den anvendes på bærbare temperatursensorer eller robot-hud for at gøre dem mere humanoid.

Dr. Insang You er første forfatter på forskningen.

“Når en pegefinger berører en elektronisk hud, registrerer den elektroniske hud kontakten som en temperaturforandring, og når en finger trykker på huden, strækker bagsiden af kontakområdet sig og genkender det som bevægelse,” sagde You. “Jeg formoder, at denne mekanisme er en af måder, hvorpå den virkelige menneskehud registrerer forskellige stimuli som temperatur og bevægelse.”

Jeong var den korresponderende forfatter.

“Denne studie er det første skridt i åbningen af døren for multimodal elektronisk hud-forskning med elektrolytter,” sagde Jeong. “Det ultimative mål for denne forskning er at skabe kunstig ion-elektronisk hud, der simulerer menneskelige taktilreceptorer og neurotransmittere, hvilket vil hjælpe med at genskabe fornemmelsen af berøring hos patienter, der har mistet deres taktilfornemmelse på grund af sygdom eller uheld.”