Pelle elettronica basata sul sistema nervoso sensoriale umano

Un nuovo sistema nervoso artificiale è stato sviluppato dal professor assistente Benjamin Tee e dai ricercatori della National University of Singapore (NUS). La nuova tecnologia è stata creata da Tee e un gruppo di ricercatori e scienziati del Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria della Facoltà di Ingegneria dell’NUS. Tee e il suo team hanno sviluppato la nuova pelle elettronica per un anno e mezzo, e lui stesso ha lavorato sulla tecnologia per molti più anni. Il suo obiettivo è stato quello di creare una tecnologia che avrebbe aiutato i robot e le protesi a avere un senso del tatto migliore.

Il nuovo sistema si chiama Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES), e le ricerche e gli sviluppi sono stati pubblicati su Science Robotics il 18 luglio 2019. Prima di questo sviluppo, le pelli elettroniche avevano molti fili e erano soggette a danni.

La nuova pelle elettronica ha lo stesso senso del tatto della pelle umana e è ultra-alta risposta. È anche in grado di gestire i danni meglio della pelle reale. Tee ha spiegato la tecnologia e come in alcuni modi sia superiore alla pelle che abbiamo sul nostro corpo.

“Gli esseri umani utilizzano il nostro senso del tatto per compiere ogni compito quotidiano, come ad esempio prendere una tazza di caffè o stringere la mano a qualcuno. Senza di esso, perderemmo anche il nostro senso dell’equilibrio quando camminiamo. Allo stesso modo, i robot devono avere un senso del tatto per interagire meglio con gli esseri umani, ma i robot di oggi non possono ancora sentire gli oggetti molto bene.”

I ricercatori dell’università hanno utilizzato il sistema nervoso sensoriale umano come modello. 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 solo conduttore elettrico. Ciò è diverso dai raggruppamenti di nervi nella pelle umana. Il professor Tee ha parlato dei motivi per cui la pelle elettronica è modellata 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 possiamo imitare come funziona il nostro sistema biologico e renderlo anche migliore, possiamo portare enormi avanzamenti nel campo della robotica, dove le pelli elettroniche sono applicate in modo predominante.”

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 sensori diversi. Ciò può essere fatto in meno di 60 nanosecondi, il più veloce mai registrato per la tecnologia della pelle elettronica. Un altro vantaggio della pelle elettronica è che può rilevare la forma, la durezza e la texture degli oggetti in 10 millisecondi. Ciò è possibile grazie alla alta fedeltà e alla velocità di cattura. Come la pelle umana reale, la nuova pelle elettronica è robusta ai danni fisici. La pelle, umana o elettronica, è in costante interazione con l’ambiente esterno, ciò provoca molti danni. Poiché il sistema ACES utilizza un conduttore elettrico con sensori indipendenti, le pelli sono ancora funzionali finché esiste almeno una connessione tra il sensore e il conduttore.

Questo nuovo sviluppo tecnologico può essere utilizzato in molti campi diversi, come ad esempio le applicazioni di Intelligenza Artificiale, come ad esempio le protesi e le interfacce uomo-macchina. Il professor Tee ha parlato delle possibilità.

“La scalabilità è una considerazione critica, poiché sono richieste grandi porzioni di pelli elettroniche ad alte prestazioni per coprire le aree di superficie relativamente grandi dei robot e dei dispositivi protesici. L’ACES può essere facilmente abbinato con qualsiasi tipo di strato di pelle del sensore, ad esempio quelli progettati per rilevare le temperature e l’umidità, per creare pelli elettroniche ad alte prestazioni abilitate ACES con un senso del tatto eccezionale che può essere utilizzato per una vasta gamma di scopi.”

Questa tecnologia continuerà a svilupparsi e si tratta di un altro campo che si sta muovendo rapidamente e producendo opportunità incredibili. Sarà particolarmente utile nella robotica, poiché è lì che la maggior parte delle pelli elettroniche è attualmente applicata.