E-Skin basato sul sistema nervoso sensoriale umano

Un nuovo sistema nervoso artificiale è stato sviluppato dall'assistente professore Benjamin Tee e dai ricercatori della National University of Singapore (NUS). La nuova tecnologia è stata creata da Tee e da un gruppo di ricercatori e scienziati del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali della Facoltà di Ingegneria della NUS. Tee e il suo team hanno sviluppato la nuova e-skin per un anno e mezzo e lui stesso ha lavorato alla tecnologia per molti altri. Il suo obiettivo era creare una tecnologia che aiutasse i robot e le protesi ad avere un migliore senso del tatto. 

Il nuovo sistema si chiama Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES), la ricerca e gli sviluppi sono stati pubblicati in Scienza Robotics il 18 luglio 2019. Prima di questo sviluppo, le skin elettroniche avevano molti fili ed erano soggette a danni. 

La nuova e-skin ha lo stesso senso del tatto della pelle umana ed è estremamente reattiva. È anche in grado di affrontare i danni meglio della vera pelle. Tee ha spiegato la tecnologia e come in qualche modo sia superiore alla pelle che abbiamo sui nostri corpi. 

“Gli esseri umani usano il nostro senso del tatto per svolgere ogni attività quotidiana, come prendere una tazza di caffè o fare una stretta di mano. Senza di esso, perderemo persino il senso dell'equilibrio quando camminiamo. allo stesso modo, i robot devono avere il senso del tatto per interagire meglio con gli umani, ma oggi i robot non riescono ancora a percepire molto bene gli oggetti”. 

I ricercatori dell'università hanno utilizzato come modello il sistema nervoso sensoriale umano. Il sistema nervoso elettronico ACES rileva i segnali in modo simile al sistema nervoso umano, ma l'ACES ha una rete di sensori e un singolo conduttore elettrico. Questo è diverso dai raggruppamenti nervosi nella pelle umana. Il professor Tee ha parlato dei motivi per cui l'e-skin è modellato sul sistema nervoso sensoriale umano. 

“Il sistema nervoso sensoriale umano è estremamente efficiente e funziona sempre al punto che spesso lo diamo per scontato. È anche molto robusto ai danni. Il nostro senso del tatto, ad esempio, non viene influenzato quando subiamo un taglio. Se riusciamo a imitare il funzionamento del nostro sistema biologico e a renderlo ancora migliore, possiamo realizzare enormi progressi nel campo della robotica in cui le pelli elettroniche vengono applicate prevalentemente. 

Il sistema ACES è più veloce del sistema nervoso sensoriale umano. Può rilevare i tocchi più di 1,000 volte più velocemente. Può anche differenziare i contatti fisici tra diversi sensori. È in grado di farlo in meno di 60 nanosecondi, il più veloce di sempre per la tecnologia e-skin. Un altro vantaggio dell'e-skin è che è in grado di distinguere la forma, la durezza e la consistenza degli oggetti entro 10 millisecondi. È in grado di farlo grazie all'elevata fedeltà e alla velocità di acquisizione. Come la vera pelle umana, la nuova e-skin è resistente ai danni fisici. La pelle, umana o elettronica, è in costante interazione con l'ambiente esterno, questo provoca molti danni. Poiché il sistema ACES utilizza un conduttore elettrico con sensori indipendenti, le pelli sono ancora funzionanti fintanto che esiste almeno una connessione tra il sensore e il conduttore. 

Questo nuovo sviluppo tecnologico può essere utilizzato in molte aree diverse come le applicazioni di intelligenza artificiale come gli arti protesici e le interfacce uomo-macchina. Il professor Tee ha parlato delle possibilità. 

“La scalabilità è una considerazione fondamentale in quanto sono necessari grandi pezzi di pelli elettroniche ad alte prestazioni per coprire le superfici relativamente ampie di robot e dispositivi protesici. ACES può essere facilmente abbinato a qualsiasi tipo di strato di pelle del sensore, ad esempio quelli progettati per rilevare temperature e umidità, per creare una pelle elettronica abilitata per ACES ad alte prestazioni con un eccezionale senso del tatto che può essere utilizzata per un'ampia gamma di scopi. " 

Questa tecnologia continuerà a svilupparsi ed è un altro campo che si sta muovendo rapidamente e sta producendo incredibili opportunità. Sarà particolarmente utile nella robotica poiché è lì che viene attualmente applicata la maggior parte dell'e-skin.