Piele electronică bazată pe sistemul nervos uman senzorial

Un nou sistem nervos artificial a fost dezvoltat de profesorul asistent Benjamin Tee și cercetători de la Universitatea Națională din Singapore (NUS). Noua tehnologie a fost creată de Tee și un grup de cercetători și oameni de știință de la Departamentul de Știință și Inginerie a Materialelor de la Facultatea de Inginerie a NUS. Tee și echipa sa au lucrat la dezvoltarea noii piele electronice timp de un an și jumătate, iar el însuși a lucrat la această tehnologie de mult timp. A fost scopul său să creeze o tehnologie care să ajute roboții și protezele să aibă un simț mai bun al atingerii.

Noul sistem se numește Piele Electronică Asincronă Codată (ACES), cercetarea și dezvoltarea au fost publicate în Robotică Științifică pe 18 iulie 2019. Înainte de această dezvoltare, pieile electronice aveau multe fire și erau predispuse la deteriorare.

Noua piele electronică are același simț al atingerii ca și pielea umană și este ultra-receptivă. De asemenea, poate face față deteriorării mai bine decât pielea reală. Tee a explicat tehnologia și modul în care, în unele moduri, este superioară pielii pe care o avem pe corp.

“Oamenii folosesc simțul nostru al atingerii pentru a realiza fiecare sarcină zilnică, cum ar fi ridicarea unei cești de cafea sau strângerea mâinii. Fără el, vom pierde chiar și simțul nostru al echilibrului atunci când mergem. La fel, roboții au nevoie de un simț al atingerii pentru a interacționa mai bine cu oamenii, dar roboții de azi încă nu pot simți obiectele foarte bine.”

Cercetătorii de la universitate au folosit sistemul nervos senzorial uman ca model. Sistemul nervos electronic ACES detectează semnalele în mod similar cu sistemul nervos uman, dar ACES are o rețea de senzori și un singur conductor electric. Acest lucru este diferit de grupările de nervi din pielea umană. Profesorul Tee a vorbit despre motivele pentru care pielea electronică este modelată după sistemul nervos senzorial uman.

“Sistemul nervos senzorial uman este extrem de eficient și funcționează tot timpul în așa fel încât adesea îl luăm ca atare. De asemenea, este foarte robust la deteriorare. Simțul nostru al atingerii, de exemplu, nu este afectat atunci când suferim o tăietură. Dacă putem imita modul în care funcționează sistemul nostru biologic și îl putem face și mai bine, putem aduce progrese uriașe în domeniul robotică, unde pieile electronice sunt aplicate în principal.”

Sistemul ACES este mai rapid decât sistemul nervos senzorial uman. Poate detecta atingeri de peste 1.000 de ori mai rapide. De asemenea, poate diferenția contactele fizice între senzorii diferiți. Poate face acest lucru în mai puțin de 60 de nanosecunde, cel mai rapid pentru tehnologia pielei electronice. Un alt avantaj al pielii electronice este că poate spune forma, duritatea și textura obiectelor în 10 milisecunde. Acest lucru se datorează fidelității și vitezei de captură ridicate. La fel ca pielea umană reală, noua piele electronică este robustă la deteriorarea fizică. Pielea, umană sau electronică, este în interacțiune constantă cu mediul exterior, ceea ce provoacă multă deteriorare. Deoarece sistemul ACES folosește un conductor electric cu senzori independenți, pieile rămân funcționale atâta timp cât există cel puțin o conexiune între senzor și conductor.

Această nouă dezvoltare tehnologică poate fi utilizată în multe domenii diferite, cum ar fi aplicațiile de inteligență artificială, cum ar fi membrele protezate și interfețele om-mașină. Profesorul Tee a vorbit despre posibilități.

“Scalabilitatea este o considerație critică, deoarece sunt necesare bucăți mari de piele electronică de înaltă performanță pentru a acoperi suprafețele relativ mari ale roboților și dispozitivelor protezate. ACES poate fi ușor asociat cu orice tip de straturi de senzori, de exemplu, cele proiectate pentru a detecta temperatura și umiditatea, pentru a crea piele electronică de înaltă performanță cu un simț excepțional al atingerii, care poate fi utilizată într-o gamă largă de scopuri.”

Această tehnologie va continua să se dezvolte, iar este un alt domeniu care se mișcă rapid și produce oportunități uimitoare. Va fi deosebit de util în robotică, deoarece acolo este aplicată cea mai mare parte a pielii electronice.