İnsan Duyusal Sinir Sistemine Dayalı E-Skin

Singapur Ulusal Üniversitesi’nden (NUS) Yardımcı Profesör Benjamin Tee ve araştırmacılar tarafından yeni bir yapay sinir sistemi geliştirildi. Yeni teknoloji, Tee ve NUS Mühendislik Fakültesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nden bir grup araştırmacı ve bilim insanı tarafından yaratıldı. Tee ve ekibi, yeni e-skin’i bir buçuk yıl geliştirdi ve kendisi çok daha uzun süredir bu teknoloji üzerinde çalışıyor. Amacı, robotlar ve protezlerin daha iyi bir dokunma hissi kazanmasına yardımcı olacak bir teknoloji yaratmaktı.

Yeni sistem, Asenkron Kodlu Elektronik Cilt (ACES) olarak adlandırıldı ve araştırmalar 18 Temmuz 2019’da Science Robotics’te yayımlandı. Bu gelişmeden önce, elektronik ciltler çok fazla kablo içeriyor ve hasara karşı savunmasızdı.

Yeni e-skin, insan cildinin aynı dokunma hissine sahiptir ve ultra yüksek duyarlılığa sahiptir. Ayrıca gerçek ciltten daha iyi hasara karşı dayanıklıdır. Tee, teknolojiyi ve bazı yönlerden insan cildinden üstün olduğunu açıkladı.

“İnsanlar, günlük her görevi gerçekleştirmek için dokunma hissini kullanır, örneğin bir fincan kahve almak veya bir el sıkışması yapmak. Onsuz, yürürken bile denge hissini kaybederiz. Benzer şekilde, robotların insanlarla daha iyi etkileşim kurmak için dokunma hissine ihtiyaçları vardır, ancak günümüzde robotlar nesneleri çok iyi hissetmiyorlar.”

Üniversitedeki araştırmacılar, insan duyusal sinir sistemini bir model olarak kullandı. ACES elektronik sinir sistemi, insan sinir sistemine benzer şekilde sinyalleri algılar, ancak ACES, bir dizi sensör ve tek bir elektriksel iletken içerir. Bu, insan cildindeki sinir gruplarından farklıdır. Profesör Tee, e-skin’in neden insan duyusal sinir sistemine benzendiğini açıkladı.

“İnsan duyusal sinir sistemi son derece verimlidir ve her zaman çalışır, çoğu zaman onu göz ardı ederiz. Ayrıca hasara karşı çok dayanıklıdır. Dokunma hissimiz, örneğin bir kesik aldığımızda, etkilenmez. Biyolojik sistemimizin nasıl çalıştığını taklit edebilir ve onu daha da iyileştirirsek, robotik alanındaki elektronik ciltlerin yaygın olarak uygulandığı alanda büyük ilerlemeler kaydedebiliriz.”

ACES sistemi, insan duyusal sinir sisteminden daha hızlıdır. Dokunmaları insan sinir sisteminden 1.000 kat daha hızlı algılayabilir. Ayrıca farklı sensörler arasındaki fiziksel temasları ayırt edebilir. Bunu 60 nanosaniyeden kısa sürede yapabilir, bu da e-skin teknolojisi için şimdiye kadarki en hızlı süredür. E-skin’in bir başka avantajı, nesnelerin şeklini, sertliğini ve dokusunu 10 milisaniyeden kısa sürede belirleyebilmesidır. Bu, yüksek doğruluk ve yakalama hızı nedeniyle mümkündür. Gerçek insan cildinin yanı sıra, yeni e-skin de fiziksel hasara karşı dayanıklıdır. Cilt, insan veya elektronik, sürekli olarak dış ortamla etkileşim halindedir, bu da çok fazla hasara neden olur. ACES sistemi, bağımsız sensörlerle bir elektriksel iletken kullanır, bu nedenle cilt, en az bir sensör ve iletken arasındaki bağlantı süresince işlevsel kalır.

Bu yeni teknoloji gelişmesi, yapay zeka uygulamaları gibi protez uzuvlar ve insan-makine arayüzleri gibi birçok farklı alanda kullanılabilir. Profesör Tee, olanakları hakkında konuştu.

“Ölçeklenebilirlik, kritik bir考虑dır, çünkü robotlar ve protez cihazların büyük yüzey alanlarını kapsamak için yüksek performanslı büyük elektronik cilt parçalarına ihtiyaç vardır. ACES, sıcaklık ve nem gibi faktörleri algılayabilen sensör cilt katmanlarıyla kolayca eşleştirilebilir, böylece olağanüstü bir dokunma hissi ile donatılmış yüksek performanslı ACES etkin elektronik cilt yaratılabilir ve geniş bir amaç için kullanılabilir.”

Bu teknoloji devam edecek ve bu, hızla ilerleyen ve muhteşem fırsatlar sunan bir başka alandır. Özellikle robotikte çok faydalı olacaktır, çünkü şu anda çoğu e-skin bu alanda uygulanmaktadır.