智能电子皮肤可以给机器人带来非凡的触感

ACES的检测速度要比人类感觉神经系统快1000倍以上,能在60纳秒(1纳秒等于10亿分之一秒)内区分不同的物理接触,能在10毫秒内准确识别出物体的形状、纹理和硬度。

  新加坡国立大学(NUS)的研究人员开发出一种名叫“异步编码电子皮肤”的人工神经系统,该研究成果表明,机器人和假肢装置可能很快就具有与人类皮肤相当或更好的触感。

  新型电子皮肤系统具有超高的响应性和对损坏的抵抗性,并且可以与任何类型的传感器皮肤层配对,以有效地用作电子皮肤。

智能电子皮肤可以给机器人带来非凡的触感

新加坡国立大学开发了异步编码电子皮肤,这是一种人体神经系统,可以给机器人带来非凡的触觉

  比人类感觉神经系统更快

  “人类几乎利用触觉来完成每一项日常工作,例如拿起一杯咖啡或握手,没有触觉,走路时我们甚至会失去平衡感。同样,机器人需要拥有触觉才能与人类更好地互动,不过今天的机器人仍然无法很好地感受到物体,“Tee教授解释说,他已经从事电子皮肤技术十多年,希望给予机器人和假肢装置有更好的触觉。

  从人类感觉神经系统中汲取灵感,新加坡国立大学团队花了一年半的时间开发出一种表现更好的传感器系统。ACES电子神经系统能检测到人体传感器神经系统等信号,但与人体皮肤中的神经束不同,它由单个电导体连接的传感器网络组成。它也不同于现有相互连接的布线系统的电子皮肤,它们对损坏敏感并且难以扩展。

  Tee教授说:“人类的感官神经系统是非常有效的,它一直在工作,同时它对损坏的抵抗也非常强大。例如,当我们遭遇切割时,我们的触觉不会受到影响。如果可以模仿我们的生物系统开发出更好的机器人触觉应用,我们或许可以在机器人技术领域取得巨大进步。“

  ACES的检测速度要比人类感觉神经系统快1000倍以上,能在60纳秒(1纳秒等于10亿分之一秒)内区分不同的物理接触,能在10毫秒内准确识别出物体的形状、纹理和硬度,这是通过ACES系统的高保真度和捕获速度实现的。

  ACES平台还可以实现对物理损坏的高稳健性,这是电子皮肤的重要特性,因为它们经常与环境物理接触。与用于互连现有电子皮肤中的传感器的当前系统不同,ACES中的所有传感器可以连接到公共电导体,每个传感器独立地操作。只要传感器和导体之间有一个连接,这样就可以使ACES电子皮肤继续工作,从而减少损坏。

智能电子皮肤可以给机器人带来非凡的触感

新加坡国立大学团队 智能电子皮肤系统响应速度比人类感觉神经系统快1000倍

  用于机器人和假肢的智能电子皮肤

  即使传感器数量不断增加,ACES也具有简单的布线系统和卓越的响应能力,这些关键特性将有助于智能电子皮肤的扩展,用于机器人、假肢设备和其他人机界面中的人工智能(AI)应用。

  “可扩展性是一个重要的考虑因素,因为大型高性能电子皮肤需要覆盖机器人和假肢装置的相对较大的表面区域,”Tee教授解释道。“ACES可轻松搭配任何类型的传感器皮肤层,例如,用于感应温度和湿度的皮肤层,以创建具有卓越触感的高性能ACES电子皮肤,可用于多种用途。”

  例如,最近由Asst Prof Tee团队开发的ACES与透明、自我修复和防水传感器皮肤层配对,创造出一种可以自我修复的电子皮肤,就像人体皮肤一样,这种类型的电子皮肤可以用来开发更逼真的假肢,帮助残疾人恢复他们的触觉。

  其他潜在应用包括开发更智能的机器人,可以执行灾难恢复任务或接管一般的操作,如仓库中的物品包装。因此,研究人员正在寻求在下一阶段的研究,将ACES平台应用于先进的机器人和假肢装置中。

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