Асинхронно закодированная электронная кожа может воспринимать давление, температуру и влажность с ультравысокой точностью и отзывчивостью. Она может обнаружить прикосновение в 1000 раз быстрее, чем человеческая сенсорная нервная система. Ее можно интегрировать с искусственным интеллектом для того чтобы включить высокопроизводительные интерфейсы машин-мозга.
В течение многих лет ученые пытались оснастить машины осязанием. Они снабдили интеллектуальных человекоподобных андроидов и протезов электронными датчиками, которые позволяют работать естественным образом и совместно с людьми манипулировать различными структурами в окружающей среде.
Эта электронная кожа состоит из большого количества датчиков, обеспечивающих быстрое соматосенсорное восприятие. Однако они передают тактильные данные от датчиков последовательно, что приводит к более узким узким местам задержки считывания.
Теперь исследователи из Университета Сингапура разработали асинхронно кодированный электронный скин (ACES) со сверхвысокой чувствительностью и надежностью. Вдохновленные нервной системой, ACES могут чувствовать давление, температуру и влажность. Он может быть в паре с почти всеми типами сенсорных слоев кожи для эффективной работы в качестве электронной оболочки.
Как это устроено?
Организм человека содержит почти 72 километра нервов, соединяющих мозг, кожу, мышцы. В этом исследовании исследователи использовали нервную систему человека как источник вдохновения для разработки электронной оболочки для роботов.
Кожа (ACES) состоит из кремниевых слоев, покрытых 249 датчиками. Он может одновременно передавать термо-тактильные данные, сохраняя при этом удивительно низкую задержку считывания даже с большим количеством датчиков (до 10 000).
Они продемонстрировали массивы прототипов до 240 искусственных механорецепторов. Все они могли передавать данные асинхронно с задержкой в 1 миллисекунду, сохраняя при этом временную точность менее 60 наносекунд.
Такая низкая латентность и сверхвысокая точность позволяют электронной коже разрешать мелкие пространственно-временные характеристики, необходимые для быстрого тактильного восприятия.
Это большой прорыв, потому что впервые исследователи смогли создать электронный скин, который позволяет нескольким датчикам передавать обратную связь на один приемник и действовать как целая система вместо отдельных электродов. Поскольку датчики подключены параллельно, вся система может нормально функционировать, даже если отдельные рецепторы повреждены.
У ACES есть один потенциальный недостаток — передатчик или приемник не может определить, произошла ли потеря события зондирования. Тем не менее архитектура обеспечивает простую реализацию передатчика и впечатляющую точность синхронизации событий-стимулов, которые являются чрезвычайно важными факторами для приложений электронной оболочки, где движения в реальном времени имеют решающее значение.
Исследовательская группа в настоящее время работает с нейробиологами и инженерами, чтобы помочь восстановить чувство прикосновения к протезам рук. Они полагают, что их электронная оболочка могла бы улучшить взаимодействие машины с человеком для автономных антропоморфных роботов и могла бы быть интегрирована с искусственным интеллектом для создания высокопроизводительных интерфейсов машинного мозга.