Nieuw ontwikkelde elektronische huid brengt humanoïde robotica een stap verder

De vooruitgang in kunstmatige of elektronische huid is van fundamenteel belang voor de creatie van humanoïde robots, aangezien de huid ons mensen het gevoel van aanraking, de mogelijkheid om temperatuur en pijn te detecteren en veel andere belangrijke aspecten van het leven biedt. Het menselijk lichaam heeft tactiele receptoren in de huid, die ons in staat stellen om temperatuur- of mechanische stimuli om te zetten in elektrische signalen voor de hersenen.

Het is extreem moeilijk om deze mogelijkheden in elektronische huid te repliceren, en de huidige versies kunnen alleen beweging of temperatuur afzonderlijk detecteren. Er is nog geen enkele die beide tegelijk kan doen, net als de menselijke huid, totdat nu.

Multimodale ion-elektronische huid

Een onderzoeksteam van de Stanford University heeft een nieuwe, multimodale ion-elektronische huid ontwikkeld die dit wel kan. Door speciale eigenschappen van de iongeleiders toe te passen, kon het team eenvoudige structuren creëren die de elektronische huid in staat stellen om temperatuur en mechanische stimulatie tegelijk te meten.

Het team bestond uit professor Unyong Jeong van de POSTECH en Dr. Insang You van de afdeling Materials Science and Engineering, evenals professor Zhenan Bao. De resultaten werden gepubliceerd in Science op 20 november.

Vóór deze ontwikkeling leed elektronische huid vaak aan grote fouten bij het meten van de temperatuur wanneer mechanische stimuli werden toegepast. Het team keek naar de menselijke huid als inspiratie en creëerde de sensor met elektrolyten, aangezien deze verantwoordelijk zijn voor het geven van de menselijke huid de mogelijkheid om vrij te rekken zonder te breken. Het iongeleidingsmateriaal dat elektrolyten bevat, kan verschillende meetbare eigenschappen hebben, afhankelijk van de meetfrequentie.

Door al dit onderzoek ontwikkelde het team een multifunctionele kunstmatige receptor die in staat is om een tactiel gevoel en temperatuur tegelijk te meten. Het team kon de ontlaadingsrelaxatietijd en de genormaliseerde capaciteit afleiden, die twee variabelen zijn die temperatuur en beweging kunnen meten zonder op elkaar te reageren.

De nieuw ontwikkelde kunstmatige receptor heeft veel potentieel voor commercieel gebruik, aangezien deze nauwkeurig de temperatuur van het aangebrachte object en het rekprofiel bij externe stimuli kan meten.

Humanoïde huid

Wat betreft de multimodale ion-elektronische huid, kan deze worden toegepast op draagbare temperatuursensoren of robotische huiden om deze meer humanoïde te maken.

Dr. Insang You is de eerste auteur van het onderzoek.

“Wanneer een wijsvinger een elektronische huid aanraakt, detecteert de elektronische huid het contact als een temperatuurverandering, en wanneer een vinger de huid duwt, rekken de achterkant van het contactgebied en herkent het als beweging”, zei You. “Ik vermoed dat dit mechanisme een van de manieren is waarop de echte menselijke huid verschillende stimuli zoals temperatuur en beweging herkent.”

Jeong was de corresponderende auteur.

“Deze studie is de eerste stap in het openen van de deur voor multimodale elektronische huidonderzoek met elektrolyten”, zei Jeong. “Het uiteindelijke doel van dit onderzoek is om kunstmatige ion-elektronische huid te creëren die menselijke tactiele receptoren en neurotransmitters simuleert, wat zal helpen om het gevoel van aanraking te herstellen bij patiënten die hun tactiele gevoeligheid zijn kwijtgeraakt door ziekte of ongevallen.”