Nyutviklet Electronic Skin Advances Humanoid Robotics

Fremskritt innen kunstig eller elektronisk hud er grunnleggende for å skape humanoide roboter, ettersom huden gir oss mennesker følesansen, evnen til å oppdage temperatur og smerte og mange andre viktige aspekter ved livet. Menneskekroppen har taktile reseptorer lokalisert i huden, som er det som gjør at vi kan konvertere temperatur eller mekaniske stimuli til elektriske signaler for hjernen.

Det er ekstremt vanskelig å gjenskape disse evnene i elektronisk hud, og dagens versjoner er kun i stand til å oppdage bevegelse eller temperatur separat. Det har ennå ikke vært noen som kan gjøre begge deler samtidig som menneskelig hud, før nå.

Multimodal ion-elektronisk hud

Et forskerteam ved Stanford University har utviklet en ny, multimodal ion-elektronisk hud som er i stand til å gjøre nettopp det. Ved å bruke spesielle egenskaper til ionelederne, var teamet i stand til å lage enkle strukturer som lar den elektroniske huden måle temperatur og mekanisk stimulering på samme tid.

Teamet inkluderte POSTECH-professor Unyong Jeong og Dr. Insang You fra Institutt for materialvitenskap og ingeniørvitenskap, samt professor Zhenan Bao. Funnene ble publisert i VitenskapPå november 20.

Før denne utviklingen led elektronisk hud ofte av store feil i temperaturmålingen når mekaniske stimuli ble påført den. Teamet så på den menneskelige huden som inspirasjon og skapte sensoren med elektrolytter, da de er ansvarlige for å gi menneskelig hud muligheten til å strekke seg fritt uten å gå i stykker. Ioneledermaterialet som inneholder elektrolytter kan ha forskjellige målbare egenskaper avhengig av målefrekvensen.

Gjennom alt dette utviklet teamet en multifunksjonell kunstig reseptor som er i stand til å måle en taktil følelse og temperatur samtidig. Teamet var i stand til å utlede ladningsavspenningstiden og den normaliserte kapasitansen, som er to variabler som kan måle temperatur og bevegelser uten å reagere på den andre.

Den nyutviklede kunstige reseptoren har mange potensielle kommersielle bruksområder, siden den nøyaktig kan måle temperaturen på det påførte objektet og belastningsprofilen ved ytre stimuli.

Humanoid hud

Når det gjelder den multimodale ion-elektroniske huden, kan den brukes på bærbare temperatursensorer eller robotskinn for å gjøre dem mer humanoide.

Dr. Insang You er førsteforfatter av forskningen.

"Når en pekefinger berører en elektronisk hud, oppdager den elektroniske huden kontakt som en temperaturendring, og når en finger skyver huden, strekker den bakre delen av kontaktområdet seg og gjenkjenner det som bevegelse," sa du. "Jeg mistenker at denne mekanismen er en av måtene den faktiske menneskelige huden gjenkjenner forskjellige stimuli som temperatur og bevegelse."

Jeong var den tilsvarende forfatteren.

"Denne studien er det første trinnet i å åpne døren for multimodal elektronisk hudforskning ved bruk av elektrolytter," sa Jeong. "Det endelige målet med denne forskningen er å lage kunstig ion-elektronisk hud som simulerer menneskelige taktile reseptorer og nevrotransmittere, som vil bidra til å gjenopprette følesansen hos pasienter som har mistet sin taktile følelse på grunn av sykdom eller ulykker."