Nuova pelle elettronica avanzata per robot umanoidi

I progressi nella pelle artificiale o elettronica sono fondamentali per la creazione di robot umanoidi, poiché la pelle fornisce agli esseri umani il senso del tatto, la capacità di rilevare la temperatura e il dolore, e molti altri aspetti importanti della vita. Il corpo umano ha recettori tattili localizzati nella pelle, che è ciò che ci consente di convertire stimoli termici o meccanici in segnali elettrici per il cervello.

È estremamente difficile replicare queste capacità nella pelle elettronica, e le versioni attuali sono in grado di rilevare solo il movimento o la temperatura separatamente. Non c’è ancora stato nessuno che possa fare entrambe le cose contemporaneamente come la pelle umana, fino ad ora.

Pelle iono-elettronica multimodale

Un team di ricerca dell’Università di Stanford ha sviluppato una nuova pelle iono-elettronica multimodale in grado di fare proprio questo. Applicando proprietà speciali dei conduttori ionici, il team è riuscito a creare strutture semplici che consentono alla pelle elettronica di misurare la temperatura e la stimolazione meccanica contemporaneamente.

Il team includeva il professore Unyong Jeong di POSTECH e il dottor Insang You del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, nonché il professore Zhenan Bao. I risultati sono stati pubblicati su Science il 20 novembre.

Prima di questo sviluppo, la pelle elettronica spesso soffriva di grandi errori nella misurazione della temperatura quando venivano applicati stimoli meccanici. Il team si è ispirato alla pelle umana e ha creato il sensore con elettroliti, poiché sono responsabili di dare alla pelle umana la capacità di stirarsi liberamente senza rompersi. Il materiale conduttore ionico che contiene elettroliti può avere proprietà misurabili diverse a seconda della frequenza di misurazione.

Attraverso tutto ciò, il team ha sviluppato un recettore artificiale multifunzionale in grado di misurare la sensazione tattile e la temperatura contemporaneamente. Il team è riuscito a derivare il tempo di rilassamento della carica e la capacitanza normalizzata, che sono due variabili che possono misurare la temperatura e i movimenti senza rispondere all’altro.

La nuova recettore artificiale ha molti potenziali usi commerciali, poiché può misurare con precisione la temperatura dell’oggetto applicato e il profilo di deformazione sotto stimoli esterni.

Pelle umanoide

Per quanto riguarda la pelle iono-elettronica multimodale, potrebbe essere applicata a sensori di temperatura indossabili o a pelli di robot per renderli più umanoidi.

Il dottor Insang You è l’autore principale della ricerca.

“Quando un dito tocca una pelle elettronica, la pelle elettronica rileva il contatto come un cambiamento di temperatura, e quando un dito spinge la pelle, la parte posteriore dell’area di contatto si stira e la riconosce come movimento”, ha detto You. “Sospetto che questo meccanismo sia uno dei modi in cui la pelle umana riconosce stimoli diversi come temperatura e movimento.”

Jeong era l’autore corrispondente.

“Questo studio è il primo passo nell’aprire la porta per la ricerca sulla pelle elettronica multimodale che utilizza elettroliti”, ha detto Jeong. “L’obiettivo finale di questa ricerca è creare una pelle iono-elettronica artificiale che simuli i recettori tattili e i neurotrasmettitori umani, che aiuterà a restaurare il senso del tatto nei pazienti che hanno perso la sensazione tattile a causa di malattie o incidenti.”