Νέα Ανάπτυξη Ηλεκτρονικής Επιδερμίδας Προωθεί την Ανθρωποειδή Ρομποτική

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

Είναι εξαιρετικά δύσκολο να αναπαράγουμε αυτές τις ικανότητες σε ηλεκτρονική επιδερμίδα, και οι σημερινές εκδόσεις μπορούν μόνο να ανιχνεύουν την κίνηση ή τη θερμοκρασία ξεχωριστά. Δεν υπάρχει ακόμη κάποια που να μπορεί να κάνει και τα δύο ταυτόχρονα όπως η ανθρώπινη επιδερμίδα, μέχρι τώρα.

Πολυμορφική Ιονητική Ηλεκτρονική Επιδερμίδα

Μια ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ έχει αναπτύξει μια νέα, πολυμορφική ιονητική ηλεκτρονική επιδερμίδα που μπορεί να κάνει ακριβώς αυτό. Με την εφαρμογή ειδικών ιδιοτήτων των ιονικών αγωγών, η ομάδα κατάφερε να δημιουργήσει απλές δομές που επιτρέπουν στην ηλεκτρονική επιδερμίδα να μετράει τη θερμοκρασία και τη 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 αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο Science στις 20 Νοεμβρίου.

Πριν από αυτή την ανάπτυξη, η ηλεκτρονική επιδερμίδα συχνά έπασχε από μεγάλες σφάλματα στη μέτρηση της θερμοκρασίας όταν εφαρμοζόταν μηχανικό ερέθισμα σε αυτή. Η ομάδα έστρεψε την προσοχή της στην ανθρώπινη επιδερμίδα ως έμπνευση και δημιούργησε τον αισθητήρα με ηλεκτρολύτες, поскольку αυτοί είναι υπεύθυνοι για την παροχή στην ανθρώπινη επιδερμίδα της ικανότητας 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 μετράει την αίσθηση του αγγίγματος και τη θερμοκρασία ταυτόχρονα. Η ομάδα κατάφερε να εξαγάγει τον χρόνο χαλάρωσης της φορτίου και την κανονικοποιημένη χωρητικότητα, οι οποίοι είναι δύο μεταβλητές που μπορούν να μετρήσουν τη θερμοκρασία και τις κινήσεις χωρίς να ανταποκρίνουν το ένα στο άλλο.

Η nově αναπτυγμένη τεχνητή αισθητήρας έχει πολλές πιθανές εμπορικές χρήσεις, поскольку μπορεί να μετρήσει ακριβώς τη θερμοκρασία του εφαρμοζόμενου αντικειμένου και το προφίλ της τάσης κατά την εξωτερική ερέθισμα.

Ανθρωποειδής Επιδερμίδα

Όσον αφορά την πολυμορφική ιονητική ηλεκτρονική επιδερμίδα, αυτή θα μπορούσε 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 δάκτυλο αγγίζει μια ηλεκτρονική επιδερμίδα, η ηλεκτρονική επιδερμίδα ανιχνεύει την επαφή ως αλλαγή θερμοκρασίας, και όταν ένα δάκτυλο πιέζει την επιδερμίδα, το πίσω μέρος της περιοχής επαφής τεντώνεται και αναγνωρίζεται ως κίνηση», είπε ο You. «Υποψιάζομαι 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 έρευνα της πολυμορφικής ηλεκτρονικής επιδερμίδας χρησιμοποιώντας ηλεκτρολύτες», είπε ο Jeong. «Το τελικό στόχο της έρευνας αυτής είναι να δημιουργηθεί τεχνητή ιονητική ηλεκτρονική επιδερμίδα που μιμείται τους ανθρώπινους αισθητήρες αγγίγματος και τους νευρομεταβιβαστές, οι οποίοι θα βοηθήσουν στην αποκατάσταση της αίσθησης του αγγίγματος σε ασθενείς που έχουν χάσει την αίσθηση του αγγίγματος λόγω ασθένειας ή ατυχημάτων».