Neu entwickelte elektronische Haut bringt humanoide Robotik voran

Fortschritte in künstlicher oder elektronischer Haut sind für die Schaffung humanoider Roboter von grundlegender Bedeutung, da die Haut uns Menschen das Gefühl von Berührung, die Fähigkeit, Temperatur und Schmerz zu erkennen, und viele andere wichtige Aspekte des Lebens vermittelt. Der menschliche Körper hat taktile Rezeptoren in der Haut, die es uns ermöglichen, Temperatur- oder mechanische Reize in elektrische Signale für das Gehirn umzuwandeln.

Es ist extrem schwierig, diese Fähigkeiten in elektronischer Haut nachzubilden, und die heutigen Versionen können nur Bewegung oder Temperatur getrennt erkennen. Es gab bisher keine, die beides gleichzeitig wie die menschliche Haut kann, bis jetzt.

Multimodale Ion-Elektronen-Haut

Ein Forschungsteam der Stanford University hat eine neue, multimodale Ion-Elektronen-Haut entwickelt, die genau das kann. Durch die Anwendung spezieller Eigenschaften der Ion-Leiter konnte das Team einfache Strukturen erstellen, die es der elektronischen Haut ermöglichen, Temperatur und mechanische Stimulation gleichzeitig zu messen.

Das Team umfasste den Professor Unyong Jeong von der POSTECH und Dr. Insang You von der Abteilung für Materialwissenschaft und -technik sowie Professor Zhenan Bao. Die Ergebnisse wurden am 20. November in Science veröffentlicht.

Vor dieser Entwicklung litt die elektronische Haut oft unter großen Fehlern bei der Messung der Temperatur, wenn mechanische Reize auf sie angewendet wurden. Das Team sah sich die menschliche Haut als Inspiration an und erstellte den Sensor mit Elektrolyten, da sie für die Fähigkeit der menschlichen Haut verantwortlich sind, sich frei zu dehnen, ohne zu brechen. Das Ion-Leiter-Material, das Elektrolyte enthält, kann je nach Messfrequenz unterschiedliche messbare Eigenschaften aufweisen.

Durch all dies entwickelte das Team einen multifunktionalen künstlichen Rezeptor, der in der Lage ist, ein taktiles Gefühl und Temperatur gleichzeitig zu messen. Das Team konnte die Entladungszeit und die normierte Kapazität ableiten, die zwei Variablen, die Temperatur und Bewegung messen können, ohne auf die andere zu reagieren.

Der neu entwickelte künstliche Rezeptor hat viele potenzielle kommerzielle Anwendungen, da er die Temperatur des angewendeten Objekts und das Dehnungsprofil bei externen Reizen genau messen kann.

Menschliche Haut

Was die multimodale Ion-Elektronen-Haut betrifft, so könnte sie auf tragbare Temperatursensoren oder Roboterhäute angewendet werden, um sie menschlicher zu machen.

Dr. Insang You ist der erste Autor der Forschung.

“Wenn ein Indexfinger eine elektronische Haut berührt, detektiert die elektronische Haut den Kontakt als Temperaturänderung, und wenn ein Finger die Haut drückt, dehnt sich der hintere Teil der Kontaktfläche und erkennt es als Bewegung”, sagte You. “Ich vermute, dass dies einer der Mechanismen ist, mit denen die tatsächliche menschliche Haut unterschiedliche Reize wie Temperatur und Bewegung erkennt.”

Jeong war der entsprechende Autor.

“Diese Studie ist der erste Schritt, um die Tür für multimodale elektronische Hautforschung mit Elektrolyten zu öffnen”, sagte Jeong. “Das ultimative Ziel dieser Forschung ist es, künstliche Ion-Elektronen-Haut zu schaffen, die menschliche taktile Rezeptoren und Neurotransmitter simuliert, was dabei helfen wird, das Gefühl von Berührung bei Patienten wiederherzustellen, die ihre taktile Empfindung aufgrund von Krankheiten oder Unfällen verloren haben.”