Новый электронный скин может иметь человеческое ощущение прикосновения

• Асинхронно кодированная электронная кожа может определять давление, температуру и влажность со сверхвысокой точностью и быстрым откликом.
• Он может обнаруживать прикосновения в 1000 раз быстрее, чем сенсорная нервная система человека.
• Его можно интегрировать с искусственным интеллектом для создания высокопроизводительных интерфейсов "машина-мозг".

В течение многих лет ученые пытались оснастить машины осязанием. Они оснастили интеллектуальных человекоподобных андроидов и протезы электронными скинами, которые позволяют скинам работать естественно и совместно с людьми, манипулируя различными структурами в окружающей среде.

Эти электронные оболочки состоят из большого количества датчиков, обеспечивающих быстрое соматосенсорное восприятие. Однако они поочередно передают тактильные данные от датчиков, что приводит к более высокой задержке считывания.

Теперь исследователи из Сингапурского университета разработали асинхронно-кодированную электронную оболочку (ACES) со сверхвысокой отзывчивостью и надежностью. Вдохновленный нервной системой, ACES может определять давление, температуру и влажность. Его можно сочетать практически со всеми типами сенсорных слоев кожи, чтобы эффективно работать как электронная кожа.

Как это работает?

Человеческое тело содержит почти 72 километра нервов, соединяющих мозг, кожу и мышцы. В этом исследовании ученые использовали нервную систему человека как источник вдохновения для разработки электронной оболочки для роботов.

Кожа (ACES) состоит из слоев кремния, покрытых 249 датчиками. Он может одновременно передавать термо-тактильные данные, сохраняя при этом удивительно низкую задержку считывания даже при большом количестве датчиков (до 10 000).

Ссылка:ScienceMag | DOI:10.1126 / scirobotics.aax2198 | Сингапурский университет

Они продемонстрировали прототипы массивов до 240 искусственных механорецепторов. Все они могли передавать данные асинхронно с задержкой в ​​1 миллисекунду при сохранении временной точности менее 60 наносекунд.

Такая низкая задержка и сверхвысокая точность позволяют электронной коже разрешать мелкие пространственно-временные особенности, необходимые для быстрого тактильного восприятия.

Изображение предоставлено:Марио Тама / Гетти

Это крупный прорыв, потому что исследователи впервые смогли создать электронную оболочку, которая позволяет нескольким датчикам связываться с одним приемником и действовать как единая система, а не отдельные электроды. Поскольку датчики подключаются параллельно, вся система может нормально функционировать, даже если отдельные рецепторы повреждены.

У ACES есть один потенциальный недостаток - передатчик или приемник не могут определить, произошло ли событие потери зондирования. Однако архитектура обеспечивает простую реализацию передатчика и впечатляющую точность синхронизации событий стимула, которые являются чрезвычайно важными факторами для приложений электронной кожи, где движения в реальном времени имеют решающее значение.

Прочтите:Искусственный интеллект помогает роботам распознавать объекты на ощупь

В настоящее время исследовательская группа работает с нейробиологами и инженерами, чтобы помочь восстановить осязание протезам рук. Они считают, что их электронная оболочка может способствовать взаимодействию машины, человека и окружающей среды для автономных антропоморфных роботов и может быть интегрирована с искусственным интеллектом для создания высокопроизводительных интерфейсов между машиной и мозгом.