Люди могут чувствовать себя благодаря многочисленным поверхностным датчикам на коже. Они реагируют на окружающую среду и предупреждают об опасностях. Большинство из этих поверхностных датчиков являются так называемыми механорецепторами, они расположены в верхних слоях кожи и реагируют на физические деформации, поэтому они являются защитниками всех кожных контактов. Существует строгое разделение труда: различные датчики выполняют различные задачи, и все они дают мозгу точное представление о том, что происходит вокруг тела.
Картинная галерея
Картинная галерея с 5 картинками
Таким образом, корпус Мейснера регистрирует, насколько быстро кожа вдавливается в точке раздражения. Ячейки Меркеля диаметром 10 мкм реагируют на устойчивое прикосновение. Тела Руффини, с другой стороны, являются датчиками силы растяжения кожи. Они имеют длину около 2 мм и распределены по всей поверхности тела. Вибрации распознаются телами отца Пачини. Они имеют диаметр 1 мм и расположены в подкожной клетчатке. Так что очень сложное взаимодействие разных датчиков.
Интеллектуальная электронная кожа для роботов и протезов
Исследователи по всему миру работают над искусственным отображением кожи человека - например, для роботов и протезов. Такая электронная оболочка (e-skin) может измерять давление, температуру, влажность воздуха и поток воздуха с помощью датчиков. «Мы, люди, используем наше чувство осязания для почти ежедневных задач. Без чувства осязания мы бы даже потеряли равновесие во время бега. Точно так же роботам нужно чувство осязания, чтобы лучше взаимодействовать с людьми. Но в настоящее время роботы не могут чувствовать объекты очень хорошо », - объясняет исследователь Бенджамин Ти из Национального университета Сингапура (NUS). Он и его команда из Департамента материаловедения и инженерии работают над электронной кожей, которая реагирует на механические раздражители в 1000 раз быстрее, чем кожа человека. Исследователь называет эту искусственную нервную систему «асинхронно кодированной электронной кожей» (ACES).
Искусственная нервная система приносит успехи в робототехнике
Чай работает над чувствительностью этой электронной кожи около десяти лет. Он был основан на нервной системе человека. ACES распознает сигналы, похожие на нервную систему человека. Он состоит из сенсорной сети, которая соединена между собой одним электрическим проводником. В предыдущих системах датчики были тесно связаны в сеть. Это делает их подверженными повреждениям, подчеркивает чай. Таким образом, чай разработал систему, которая также имеет определенную надежность.
«Нервная система человека чрезвычайно эффективна. И это чрезвычайно надежно », - говорит исследователь. Например, он не будет уничтожен, если вы будете ранены порезом. «Если нам удастся имитировать и улучшить биологическую систему, мы сможем добиться огромного прогресса в робототехнике», - сказал ученый.
Сенсорная система реагирует в 1000 раз быстрее
Предполагается, что электронная оболочка, разработанная компанией Tee, различает физические контакты на двух отдельных датчиках, расстояние между которыми составляет менее 60 наносекунд. Он должен чувствовать форму, текстуру поверхности и твердость объекта в течение десяти миллисекунд. Чтобы сделать электронную кожу более прочной, исследователи разработали водонепроницаемый чехол специально для ACES.
Масштабируемый датчик кожи восстанавливает сам
Благодаря простой схеме и высокой реактивности, даже с растущим числом датчиков, интеллектуальные решения e-skin для искусственного интеллекта в роботах, протезах и других интерфейсах человек-машина могут быть соответствующим образом масштабированы. Поскольку электронная оболочка должна покрывать большие поверхности роботов или протезов, масштабируемость является важным критерием, описывает чай. Вы можете легко комбинировать ACES с другими сенсорными системами, например, для измерения температуры или влажности. Примером такого слияния является прозрачная, самовосстанавливающаяся и водоотталкивающая сенсорная оболочка, которая также была создана в лабораториях Tees Group. Как человеческая кожа, она может восстанавливаться сама. Таким образом, это должно способствовать развитию более реалистичных протезов, которые помогают восстановить чувство осязания пострадавших.