Νέα Ανεπτυγμένη Ηλεκτρονική Επιδερμίδα Βελτιώνει την Ανθρωποειδή Ρομποτική

Οι προόδους στην τεχνητή ή ηλεκτρονική επιδερμίδα είναι θεμελιώδεις για τη δημιουργία ανθρωποειδών ρομπότ, поскольку η επιδερμίδα μας παρέχει την αίσθηση του αγγίγματος, την ικανότητα να ανιχνεύει τη θερμοκρασία και τον πόνο, και πολλά άλλα σημαντικά аспектs της ζωής. Το ανθρώπινο σώμα έχει αισθητήρες αγγίγματος που βρίσκονται στην επιδερμίδα, οι οποίοι είναι αυτό που μας επιτρέπουν να μετατρέπουμε τη θερμοκρασία ή τα μηχανικά ερεθίσματα σε ηλεκτρικά σήματα για τον εγκέφαλο.

Είναι εξαιρετικά δύσκολο να αναπαραχθούν αυτές οι ικανότητες στην ηλεκτρονική επιδερμίδα, και οι σημερινές εκδόσεις είναι μόνο ικανές να ανιχνεύουν την κίνηση ή τη θερμοκρασία ξεχωριστά. Δεν υπάρχει ακόμη κανένα που μπορεί να κάνει και τα δύο ταυτόχρονα όπως η ανθρώπινη επιδερμίδα, μέχρι τώρα.

Πολυμορφική Ιον-Ηλεκτρονική Επιδερμίδα

Μια ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ έχει αναπτύξει μια νέα, πολυμορφική ιον-ηλεκτρονική επιδερμίδα που μπορεί να κάνει ακριβώς αυτό. Με την εφαρμογή ειδικών ιδιοτήτων των ιονικών αγωγών, η ομάδα ήταν σε θέση να δημιουργήσει απλές δομές που επιτρέπουν στην ηλεκτρονική επιδερμίδα να μετρά τη θερμοκρασία και την μηχανική ερέθισμα ταυτόχρονα.

Η ομάδα περιελάμβανε τον καθηγητή Unyong Jeong του POSTECH και τον Δρ. Insang You του Τμήματος Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών, καθώς και τον καθηγητή Zhenan Bao. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν σε Science στις 20 Νοεμβρίου.

Πριν από αυτή την ανάπτυξη, η ηλεκτρονική επιδερμίδα συχνά έπασχε από μεγάλες σφάλματα στη μέτρηση της θερμοκρασίας όταν εφαρμόζονταν μηχανικά ερεθίσματα σε αυτή. Η ομάδα έστρεψε την προσοχή της στην ανθρώπινη επιδερμίδα ως έμπνευση και δημιούργησε τον αισθητήρα με ηλεκτρολύτες, καθώς είναι υπεύθυνοι για το να δώσουν στην ανθρώπινη επιδερμίδα την ικανότητα να τεντώνεται ελεύθερα χωρίς να σπάσει. Το υλικό του ιονικού αγωγού που περιέχει ηλεκτρολύτες μπορεί να έχει διαφορετικές μετρήσιμες ιδιότητες ανάλογα με τη συχνότητα μέτρησής του.

Μέσω όλων αυτών, η ομάδα ανέπτυξε einen πολυμορφικό τεχνητό αισθητήρα ικανό να μετρά την αίσθηση του αγγίγματος και τη θερμοκρασία ταυτόχρονα. Η ομάδα ήταν σε θέση να εξαγάγει τον χρόνο χαλάρωσης της φορτίου και την κανονικοποιημένη ικανότητα, οι οποίοι είναι δύο μεταβλητές που μπορούν να μετρήσουν τη θερμοκρασία και τις κινήσεις χωρίς να ανταποκρίνεται στο άλλο.

Η νεοαναπτυγμένη τεχνητή αίσθηση έχει πολλές πιθανές εμπορικές χρήσεις, καθώς μπορεί να μετρήσει ακριβώς τη θερμοκρασία του εφαρμοζόμενου αντικειμένου και το προφίλ της τάσης κατά την εξωτερική ερέθισμα.

Ανθρωποειδής Επιδερμίδα

Όσον αφορά την πολυμορφική ιον-ηλεκτρονική επιδερμίδα, μπορεί να εφαρμοστεί σε φορητούς αισθητήρες θερμοκρασίας ή δέρματα ρομπότ για να τα κάνει πιο ανθρωποειδή.

Ο Δρ. Insang You είναι ο πρώτος συγγραφέας της έρευνας.

“Όταν ένα δακτύλιο αγγίζει μια ηλεκτρονική επιδερμίδα, η ηλεκτρονική επιδερμίδα ανιχνεύει την επαφή ως αλλαγή θερμοκρασίας, και όταν ένα δάκτυλο πιέζει το δέρμα, το πίσω μέρος της περιοχής επαφής τεντώνεται και το αναγνωρίζει ως κίνηση”, είπε ο You. “Συμπεραίνω ότι αυτό το μηχανισμό είναι ένας από τους τρόπους με τους οποίους η πραγματική ανθρώπινη επιδερμίδα αναγνωρίζει διαφορετικά ερεθίσματα όπως η θερμοκρασία και η κίνηση.”

Ο Jeong ήταν ο αντίστοιχος συγγραφέας.

“Αυτή η μελέτη είναι το πρώτο βήμα για το άνοιγμα της πόρτας για την πολυμορφική ηλεκτρονική επιδερμίδα έρευνας χρησιμοποιώντας ηλεκτρολύτες”, είπε ο Jeong. “Το τελικό στόχο αυτής της έρευνας είναι να δημιουργηθεί τεχνητή ιον-ηλεκτρονική επιδερμίδα που模拟σει τους ανθρώπινους αισθητήρες αγγίγματος και νευρομεταγωγούς, οι οποίοι θα βοηθήσουν στην αποκατάσταση της αίσθησης του αγγίγματος σε ασθενείς που έχουν χάσει την αίσθηση του αγγίγματος λόγω ασθένειας ή ατυχημάτων.”