基于人体感觉神经系统的电子皮肤

新加坡国立大学（NUS）的助理教授本杰明·蒂（Benjamin Tee）和研究人员开发了一种新的人工神经系统。该技术由蒂和来自NUS工程学院材料科学与工程系的研究人员和科学家团队创建。蒂和他的团队已经开发了一年半的新电子皮肤，他自己也在这项技术上工作了很多年。他的目标是创建一种可以帮助机器人和假肢拥有更好的触觉的技术。

该系统被称为异步编码电子皮肤（ACES），其研究和开发于2019年7月18日在《科学机器人》杂志上发表。在此之前，电子皮肤有很多线路，容易受到损坏。

新的电子皮肤具有与人类皮肤相同的触觉，并且具有超高的响应速度。它还能比真皮更好地处理损坏。蒂解释了这项技术以及它在某些方面优于我们身体上的皮肤。

“人类使用我们的触觉来完成每日的任务，例如拿起一杯咖啡或握手。如果没有它，我们甚至会在走路时失去平衡。同样，机器人需要有触觉才能更好地与人类交互，但现在的机器人仍然不能很好地感知物体。”

大学的研究人员使用人类的感觉神经系统作为模型。ACES电子神经系统检测信号的方式类似于人类的神经系统，但ACES具有传感器网络和单个电导体。这与人类皮肤中的神经群不同。蒂教授谈到了为什么电子皮肤是基于人类的感觉神经系统的。

“人类的感觉神经系统非常高效，始终工作到我们经常把它视为理所当然的地步。它也非常强壮，能够抵抗损坏。例如，我们的触觉不会受到割伤的影响。如果我们可以模仿生物系统的工作方式并使其变得更好，我们可以在机器人领域带来巨大的进步，在那里电子皮肤被广泛应用。”

ACES系统比人类的感觉神经系统更快。它可以检测触摸，速度超过1000倍。它还可以区分不同传感器之间的物理接触。它可以在不到60纳秒的时间内完成这一切，这是电子皮肤技术中最快的。电子皮肤的另一个优势是它可以在10毫秒内检测出物体的形状、硬度和质地。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。像真实的人类皮肤一样，新的电子皮肤对物理损坏具有强大的抵抗力。皮肤，无论是人类的还是电子的，都不断地与外部环境相互作用，这会导致大量的损坏。由于ACES系统使用具有独立传感器的电导体，因此只要传感器和电导体之间至少有一条连接，皮肤就仍然可以正常工作。

这项新技术可以应用于许多领域，例如人工智能应用，例如假肢和人机接口。蒂教授谈到了这些可能性。

“可扩展性是一个关键的考虑因素，因为需要大块高性能的电子皮肤来覆盖机器人和假肢的相对较大的表面积。ACES可以轻松地与任何类型的传感器皮肤层结合，例如设计用于检测温度和湿度的传感器，以创建具有出色触觉的高性能ACES启用的电子皮肤，可以用于广泛的目的。”

这项技术将继续发展，这是一个快速发展的领域，并带来了令人惊叹的机会。它将特别适用于机器人领域，因为这就是大多数电子皮肤目前被应用的地方。