Передовая электронная кожа достигает человеческого тактильного ощущения

Асинхронно кодированная электронная кожа (ACES) чувствует давление, температуру и влажность с ультравысокой точностью

Она может обнаружить прикосновение в 1000 раз быстрее, чем человеческая сенсорная нервная система. Ее можно интегрировать с ИИ для высокопроизводительных машинно-мозговых интерфейсов.

Годами ученые пытались оснастить машины чувством прикосновения. Они оснащали интеллектуальные андройды и протезы электронной кожей, позволяющей коже работать естественно и сотрудничать с людьми для манипулирования различными структурами в среде.

Эти электронные кожи состоят из большого массива сенсоров для обеспечения быстрой соматосенсорной перцепции. Однако они передают тактильные данные с сенсоров последовательно, что приводит к более высоким задержкам чтения.

Теперь исследователи Сингапурского университета разработали асинхронно кодированную электронную кожу (ACES) с ультравысокой отзывчивостью и надежностью. Вдохновленная нервной системой, ACES может чувствовать давление, температуру и влажность. Ее можно сочетать почти со всеми типами сенсорных кожных слоев для эффективной работы как электронной кожи.

Как это работает?

В человеческом теле содержится почти 72 километра нервов, соединяющих мозг, кожу, мышцы. В этом исследовании исследователи использовали человеческую нервную систему как вдохновение для разработки электронной кожи для роботов.

Кожа (ACES) состоит из кремниевых слоев, покрытых 249 сенсорами. Она может одновременно передавать термотактильные данные, поддерживая удивительно низкие задержки чтения, даже при большом количестве сенсоров (до 10 000).

Источник: ScienceMag | DOI:10.1126/scirobotics.aax2198 | University of Singapore

Они продемонстрировали прототипные массивы до 240 искусственных механиорецепторов. Все смогли передавать данные асинхронно с задержкой 1 миллисекунду, сохраняя временную точность менее 60 наносекунд.

Такая низкая задержка и ультравысокая точность позволяют электронной коже разрешать тонкие пространственно-временные особенности, необходимые для быстрой тактильной перцепции.

Источник изображения: Mario Tama/Getty

Это крупный прорыв, потому что впервые исследователи смогли построить электронную кожу, позволяющую нескольким сенсорам передавать сигналы одному приемнику и действовать как единая система вместо отдельных электродов. Поскольку сенсоры соединены параллельно, вся система может продолжать нормально функционировать даже при повреждении отдельных рецепторов.

Есть один потенциальный недостаток ACES — передатчик или приемник не могут сказать, произошла ли потеря события ощущения. Однако архитектура позволяет простые реализации передатчика и впечатляющую временную точность стимулирующих событий, которые являются критически важными факторами для приложений электронной кожи, где критичны движения в реальном времени.

Исследовательская команда сейчас работает с нейробиологами и инженерами, чтобы помочь восстановить чувство прикосновения у протезных рук. Они верят, что их электронная кожа может продвинуть взаимодействия машина-человек-среда для автономных антропоморфных роботов и может быть интегрирована с ИИ для обеспечения высокопроизводительных машинно-мозговых интерфейсов.