基于人体感觉神经系统的电子皮肤

新加坡国立大学 (NUS) 助理教授 Benjamin Tee 和研究人员开发了一种新的人工神经系统。 这项新技术是由 Tee 和新加坡国立大学工程学院材料科学与工程系的一组研究人员和科学家创建的。 Tee 和他的团队已经开发新型电子皮肤一年半了，他本人也一直在研究这项技术。 他的目标是创造一种技术，帮助机器人和假肢拥有更好的触觉。 

新系统称为异步编码电子皮肤（ACES），其研究和进展发表于 科学机器人 18年2019月XNUMX日。在此开发之前，电子皮肤的电线较多，容易损坏。 

新型电子皮肤具有与人类皮肤相同的触感，并且具有超高响应性。 它还能够比真正的皮肤更好地应对损伤。 Tee 解释了这项技术，以及它如何在某些方面优于我们身体上的皮肤。 

“人类利用触觉来完成每一项日常任务，例如拿起一杯咖啡或握手。 没有它，我们走路时甚至会失去平衡感。 同样，机器人需要有触觉才能更好地与人类互动，但今天的机器人仍然不能很好地感知物体。” 

该大学的研究人员使用人类感觉神经系统作为模型。 ACES 电子神经系统检测信号的方式与人类神经系统类似，但 ACES 具有传感器网络和单个电导体。 这与人类皮肤的神经分组不同。 Tee 教授谈到了电子皮肤模仿人类感觉神经系统的原因。 

“人类的感觉神经系统非常高效，并且它一直在工作到我们常常认为理所当然的程度。 它也非常耐损坏。 例如，当我们被割伤时，我们的触觉不会受到影响。 如果我们能够模仿生物系统的工作原理并使其变得更好，我们就可以在主要应用电子皮肤的机器人领域取得巨大进步。” 

ACES 系统比人类感觉神经系统更快。 它检测触摸的速度提高了 1,000 倍以上。 它还可以区分不同传感器之间的物理接触。 它能够在不到 60 纳秒的时间内完成此操作，这是电子皮肤技术有史以来最快的。 电子皮肤的另一个优点是它能够在10毫秒内辨别物体的形状、硬度和纹理。 它之所以能够做到这一点，是因为它具有高保真度和捕捉速度。 就像真正的人类皮肤一样，新型电子皮肤能够抵抗物理损伤。 皮肤，无论是人体皮肤还是电子皮肤，都在不断地与外界环境相互作用，这会造成很多损伤。 由于 ACES 系统使用带有独立传感器的电导体，因此只要传感器和导体之间至少有一个连接，蒙皮仍然可以发挥作用。 

这项新技术的发展可用于许多不同的领域，例如假肢和人机界面等人工智能应用。 Tee教授谈到了可能性。 

“可扩展性是一个关键的考虑因素，因为需要大块的高性能电子皮肤来覆盖机器人和假肢设备相对较大的表面积。 ACES 可以轻松地与任何类型的传感器皮肤层配对，例如那些设计用于感测温度和湿度的传感器皮肤层，以创建具有卓越触觉的高性能 ACES 电子皮肤，可用于多种用途。 ” 

这项技术将继续发展，这是另一个快速发展并产生惊人机会的领域。 它将在机器人技术中特别有用，因为这是目前大多数电子皮肤的应用领域。