Nyutviklet elektronisk hud fremmer humanoid robotikk

Fremgang i kunstig eller elektronisk hud er grunnleggende for å skape humanoid roboter, da huden gir oss mennesker sansen av berøring, evnen til å detektere temperatur og smerte, og mange andre viktige aspekter av livet. Den menneskelige kroppen har taktilreceptorer i huden, som er det som gjør at vi kan omgjøre temperatur eller mekaniske stimuli til elektriske signaler for hjernen.

Det er ekstremt vanskelig å gjenskape disse evnene i elektronisk hud, og dagens versjoner kan bare detektere bevegelse eller temperatur separat. Det har ennå ikke vært noen som kan gjøre begge samtidig som menneskehud, til nå.

Flervalg ion-elektronisk hud

Et forskningsteam ved Stanford University har utviklet en ny, flervalg ion-elektronisk hud som kan gjøre nettopp det. Ved å bruke spesielle egenskaper hos ionlederne, kunne teamet skape enkle strukturer som gjør at den elektroniske huden kan måle temperatur og mekanisk stimulering samtidig.

Teamet inkluderte POSTECH-professor Unyong Jeong og Dr. Insang You fra avdelingen for materialvitenskap og ingeniørkunst, samt professor Zhenan Bao. Funndene ble publisert i Science den 20. november.

Før denne utviklingen led elektronisk hud ofte av store feil i måling av temperatur når mekaniske stimuli ble påført den. Teamet så på menneskehuden som inspirasjon og skapte sensoren med elektrolytter, da de er ansvarlige for å gi menneskehuden evnen til å strekke seg fritt uten å bryte. Ionledermaterialet som inneholder elektrolytter kan ha forskjellige målbare egenskaper avhengig av målefrekvensen.

Gjennom all dette utviklet teamet en multifunksjonell kunstig reseptor i stand til å måle taktil sansning og temperatur samtidig. Teamet kunne avlede ladningsrelaksasjonstiden og den normerte kapasitansen, som er to variabler som kan måle temperatur og bevegelse uten å reagere på den andre.

Den nyutviklede kunstige reseptoren har mange potensielle kommersielle bruksområder, da den kan måle temperaturen på det påførte objektet og strekkprofilen ved eksterne stimuli.

Humanoid hud

For flervalg ion-elektronisk hud kan den bli brukt i bærbare temperatursensorer eller robot-hud for å gjøre dem mer humanoid.

Dr. Insang You er førsteforfatter av forskningen.

“Når en pekefinger berører en elektronisk hud, detekterer den elektroniske huden kontakten som en temperaturforandring, og når en finger trykker på huden, strekker bakdelen av kontaktpunktet og gjenkjenner det som bevegelse,” sa You. “Jeg mistenker at dette mekanismen er en av måtene den faktiske menneskehuden gjenkjenner forskjellige stimuli som temperatur og bevegelse.”

Jeong var korresponderende forfatter.

“Denne studien er det første skrittet i å åpne døren for flervalg elektronisk hud-forskning med elektrolytter,” sa Jeong. “Det ultimate målet med denne forskningen er å skape kunstig ion-elektronisk hud som simulerer menneskelige taktilreceptorer og neurotransmittorer, som vil hjelpe å gjenopprette sansen av berøring hos pasienter som har mistet sin taktil sansning på grunn av sykdom eller ulykker.”