Äskettäin kehitetty Electronic Skin edistää humanoidirobotiikkaa

Keinotekoisen tai elektronisen ihon kehitys on olennaista humanoidirobottien luomisessa, sillä iho tarjoaa meille ihmisille tuntoaistin, kyvyn havaita lämpötilaa ja kipua sekä monia muita tärkeitä elämän näkökohtia. Ihmiskehossa on kosketusreseptoreita, jotka sijaitsevat ihossa, minkä ansiosta voimme muuntaa lämpötilan tai mekaaniset ärsykkeet sähköisiksi signaaleiksi aivoille.

Näitä kykyjä on erittäin vaikea jäljitellä elektronisessa ihossa, ja nykyiset versiot pystyvät havaitsemaan vain liikkeen tai lämpötilan erikseen. Ei ole vielä olemassa ketään, joka pystyy toimimaan molemmissa samanaikaisesti kuin ihmisen iho, tähän asti.

Multimodaalinen Ion-Electronic Skin

Stanfordin yliopiston tutkimusryhmä on kehittänyt uuden, multimodaalisen ionielektronisen ihon, joka pystyy tekemään juuri tämän. Soveltamalla ionijohtimien erityisominaisuuksia ryhmä pystyi luomaan yksinkertaisia ​​rakenteita, joiden avulla elektroninen iho voi mitata lämpötilaa ja mekaanista stimulaatiota samanaikaisesti.

Ryhmään kuuluivat POSTECHin professori Unyong Jeong ja tohtori Insang You materiaalitieteen ja tekniikan laitokselta sekä professori Zhenan Bao. Tulokset julkaistiin v tiedeMarraskuu 20.

Ennen tätä kehitystä elektroninen iho kärsi usein suurista virheistä lämpötilan mittauksessa, kun siihen kohdistettiin mekaanisia ärsykkeitä. Tiimi katsoi ihmisen ihoa inspiraation lähteenä ja loi anturin elektrolyyteillä, koska ne ovat vastuussa siitä, että ihmisen iho voi venyä vapaasti rikkoutumatta. Elektrolyyttejä sisältävällä ionijohdinmateriaalilla voi olla erilaisia ​​mitattavia ominaisuuksia riippuen sen mittaustaajuudesta.

Kaiken tämän kautta tiimi kehitti monitoimisen keinotekoisen reseptorin, joka pystyy mittaamaan tuntoaistin ja lämpötilan samanaikaisesti. Ryhmä pystyi johtamaan varauksen rentoutumisajan ja normalisoidun kapasitanssin, jotka ovat kaksi muuttujaa, jotka voivat mitata lämpötilaa ja liikkeitä reagoimatta toiseen.

Äskettäin kehitetyllä keinotekoisella reseptorilla on monia mahdollisia kaupallisia käyttötarkoituksia, koska se voi mitata tarkasti levitettävän kohteen lämpötilan ja jännitysprofiilin ulkoisten ärsykkeiden vaikutuksesta.

Humanoidinen iho

Mitä tulee multimodaaliseen ioni-elektroniseen ihoon, sitä voitaisiin soveltaa puetettaviin lämpötila-antureihin tai robottikalvoihin, jotta ne olisivat humanoidisempia.

Dr. Insang You on tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja.

"Kun etusormi koskettaa sähköistä ihoa, elektroninen iho havaitsee kosketuksen lämpötilan muutoksena, ja kun sormi työntää ihoa, kosketusalueen takaosa venyy ja tunnistaa sen liikkeeksi", sanoit. "Epäilen, että tämä mekanismi on yksi tavoista, joilla todellinen ihmisen iho tunnistaa erilaisia ​​ärsykkeitä, kuten lämpötilan ja liikkeen."

Jeong oli vastaava kirjoittaja.

"Tämä tutkimus on ensimmäinen askel oven avaamisessa multimodaaliseen sähköiseen ihotutkimukseen elektrolyyttejä käyttämällä", Jeong sanoi. "Tämän tutkimuksen perimmäisenä tavoitteena on luoda keinotekoinen ioni-elektroninen iho, joka simuloi ihmisen tuntoreseptoreita ja välittäjäaineita ja joka auttaa palauttamaan kosketusaistin potilaille, jotka ovat menettäneet tuntoaistinsa sairauden tai onnettomuuden vuoksi."