E-Skin Baserat på det mänskliga sensoriska nervsystemet

Ett nytt artificiellt nervsystem har utvecklats av biträdande professor Benjamin Tee och forskare vid National University of Singapore (NUS). Den nya tekniken skapades av Tee och en grupp forskare och forskare från institutionen för materialvetenskap och teknik vid NUS tekniska fakultet. Tee och hans team har utvecklat det nya e-skinet i ett och ett halvt år, och han har själv arbetat med tekniken i många fler. Det har varit hans mål att skapa en teknik som skulle hjälpa robotar och proteser att få bättre känsel. 

Det nya systemet kallas Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES), forskningen och utvecklingen publicerades i Science Robotics den 18 juli 2019. Innan denna utveckling hade elektroniska skal massor av sladdar och var benägna att skadas. 

Den nya e-skin har samma känselkänsla som människohud, och den är ultrahög responsiv. Den kan också hantera skador bättre än riktig hud. Tee förklarade tekniken och hur den på vissa sätt är överlägsen huden vi har på våra kroppar. 

"Människor använder vårt känselförnimmelse för att utföra varje daglig uppgift, som att ta en kopp kaffe eller göra ett handslag. Utan det kommer vi till och med att tappa balansen när vi går. på samma sätt måste robotar ha en känsla av känsel för att kunna interagera bättre med människor, men robotar idag kan fortfarande inte känna föremål särskilt bra.” 

Forskarna vid universitetet använde människans sensoriska nervsystem som modell. Det elektroniska nervsystemet ACES upptäcker signaler på samma sätt som det mänskliga nervsystemet, men ACES har ett nätverk av sensorer och en enda elektrisk ledare. Detta är annorlunda än nervgrupperna i mänsklig hud. Professor Tee talade om anledningarna till att e-huden är modellerad efter människans sensoriska nervsystem. 

"Människans sensoriska nervsystem är extremt effektivt, och det fungerar hela tiden i den utsträckningen att vi ofta tar det för givet. Den är också mycket robust mot skador. Vårt känselförnimmelse, till exempel, påverkas inte när vi drabbas av ett skärsår. Om vi ​​kan efterlikna hur vårt biologiska system fungerar och göra det ännu bättre kan vi åstadkomma enorma framsteg inom robotteknik där elektroniska skal till övervägande del används." 

ACES-systemet är snabbare än det mänskliga sensoriska nervsystemet. Den kan upptäcka beröringar mer än 1,000 60 gånger snabbare. Den kan också skilja fysiska kontakter mellan olika sensorer. Den kan göra detta på mindre än 10 nanosekunder, det snabbaste någonsin för e-skin-teknik. En annan fördel med e-skin är att den kan se formen, hårdheten och strukturen på föremål inom XNUMX millisekunder. Den kan göra detta på grund av den höga troheten och fångsthastigheten. Precis som äkta människohud är den nya e-skin robust mot fysisk skada. Hud, mänsklig eller elektronisk, är i ständig interaktion med omgivningen, detta orsakar mycket skada. Eftersom ACES-systemet använder en elektrisk ledare med oberoende sensorer, fungerar skinnen fortfarande så länge det finns minst en anslutning mellan sensorn och ledaren. 

Denna nya utveckling inom teknik kan användas inom många olika områden som applikationer för artificiell intelligens som proteser och gränssnitt för mänskliga maskiner. Professor Tee pratade om möjligheterna. 

"Skalbarhet är en kritisk faktor eftersom det krävs stora delar av högpresterande elektroniska skal för att täcka de relativt stora ytområdena på robotar och protesanordningar. ACES kan enkelt paras ihop med alla typer av sensorskallager, till exempel de som är utformade för att känna av temperaturer och fuktighet, för att skapa högpresterande ACES-aktiverad elektronisk hud med en exceptionell känselkänsla som kan användas för en mängd olika ändamål. ” 

Denna teknik kommer att fortsätta att utvecklas, och det är ett annat område som rör sig snabbt och skapar fantastiska möjligheter. Det kommer att vara särskilt användbart inom robotteknik eftersom det är där de flesta e-skin för närvarande appliceras.