新加坡国立大学研发出ACES电子皮肤,采用异步编码技术

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7月22日消息,据《Science》子刊《Science Robotics》的论文介绍,新加坡国立大学研究者研发出有本身人造皮肤,采用异步编码技术,从而大大提升了皮肤对刺激信号的传输角度。据称,该成果都都可不都可以广泛应用于机器人、假肢等领域。这是有本身ACES电子皮肤,由新加坡国立大学的Benjamin Tee及其同事研发而成,成果介绍发表在论文《将人造外周神经系统用于可伸缩电子皮肤——受人类神经启发》中。每被委托人删剪都是超过1000,000公里的神经,或者面对“咖啡杯烫手”等刺激大伙都都可不都可以立马做出反应。现在,学者Tee和他的同事受到人类神经的启发,研究出反应角度呈量级提高的电子皮肤。

为了删剪描述灵感,在新加坡国立大学电气与计算机工程系、新加坡国立大学健康创新与技术研究所、N.1健康研究所、混合集成柔性电子系统项目任职的 Tee 助理教授表示:“人类感觉神经系统非常高效,它一个劲在起作用,到达了有本身大伙儿认为理所当然的程度。它也非常抗损伤。相似,当大伙儿被割伤时,大伙儿的触觉不需要受到影响。或者大伙儿都都可不都可以模仿生物系统的工作土法律法律依据并做得更好,非要大伙儿就都都可不都可以在主要采用电子皮肤的机器人领域取得巨大进步。”

皮肤,是人体中最大的器官,可直接与体外环境进行接触与交互。柔软的皮肤组织下面分布着庞大的传感器网络,可实时获得温度、压力、气流等外界信息的变化。电子皮肤,模仿人类皮肤的功能和机械社会形态,由轻薄、透明、柔性、可拉伸的材料制成,可非常方便地贴合于人体皮肤冠部,感知压力、温度等外界环境刺激,实现人工触觉。

“人类通过触觉来完成几乎每一项日常任务,比如拿起一杯咖啡或握手。同样,机器人也需要有触觉都可不都可以更好地与人互动,但如今机器人仍然无法很好地感知物体。”Tee助理教授解释说。

ACES因其简单的布线系统和卓越的响应能力,都都可不都可以很好地应用在机器人、假肢设备上。Tee助理教授说:“ACES都都可不都可以很容易地与任何类型的传感器皮肤层配对,相似,哪些设计用来感知温度和湿度的传感器。”

ACES与透明、自愈和防水传感器皮肤层的配对,是由Tee助理教授团队最近开发的,它创造了有本身都都可不都可以自我修复的电子皮肤,就像人类皮肤一样。你这个电子皮肤都都可不都可以使假肢更为灵活,甚至帮助残疾人恢复大伙的触觉。

在人类感觉神经系统的启发下,NUS团队花了一年半的时间开发出有本身更好的传感器系统。ACES比人类的感觉神经系统快10000多倍。相似,它都都可不都可以在非要1000纳秒的时间内区分不同传感器之间的物理接触。ACES皮肤都可不都可以在10毫秒内准确识别物体的社会形态、质地和硬度,比眨眼的角度快10倍。

你这个新型电子皮肤系统实现了超高的灵敏度和抗破坏性,能结合任何种类的传感器皮肤层成为三个 多 电子皮肤系统高效地运作。

ACES电子皮肤主要由物理传感器构成。你这个传感器被放置在塑料夹层中,都都可不都可以识别到压力、弯曲及温度。异步编码电子皮肤(ACES)是有本身神经模拟架构,都都可不都可以一同传输热触觉信号,一同保持极低的延迟。即使在电子皮肤暗含超过10,000个传感器,都可不都可以极快地传输信号。

ACES 检测触觉的角度比人类触觉感知系统要快一千倍。相似,它能在1000纳秒之内区分出不同传感器甚至是一定量传感器的物理接触,这是电子皮肤系统所实现的最快角度。ACES 使能的皮肤也都都可不都可以在10毫秒之内,精准地分辨物体的社会形态、质地和硬度,比眨眼的角度需要快10倍。ACES 系统的高精确度与捕捉角度确保了你这个些。

ACES 平台也都都可不都可以通过设计达到角度抗损伤。对于电子皮肤来说,这是一项非常重要的社会形态,或者它们需要与环境进行频繁的物理接触。不同于在现有电子皮肤中让传感器互相连接的当前系统,ACES 中所有传感器都都都可不都可以连接到三个 多 一同的导体,而每个传感器独立工作。原来 一来,我希望传感器和导体之间位于三个 多 连接,ACES 使能的电子皮肤就都都可不都可以继续工作,从而不容易受到损伤的影响。

即使在传感器数量增多的请况下,ACES 也都都可不都可以实现简单的布线和非凡的灵敏度。哪些是不利于智能电子皮肤扩展为人工智能(AI),应用于机器人、义肢装置和被委托人机接口的关键社会形态。

像凝胶一般、水生、可拉伸、自修复的电子皮肤设计

实验中,研究者装置了多达240被委托人工机械感受器的原型阵列,哪些感受器以1毫秒的延迟异步传输刺激信号,一同保持了小于1000纳秒的超高时间精度,从而防止了快速触觉感知所需的精细时光社会形态。

ACES电子皮肤架构只需要第四根导电线传输信号,多个传感器信号需要由中央电子控制器一一通过,或者传感器都都可不都可以动态地重新配置,或者能快速地应对刺激。

(ACES-FA受体反应的时光模式使滑移请况都都可不都可以被快速检测)

你这个改进愿因着电子皮肤的信号传输角度将实现量级提升,能快速感受到温度和压力。团队在机器人手指上测试了你这个电子皮肤。经测试,机器人都都可不都可以抓住咖啡杯而不需要滑落,或者一旦杯子将要滑落,机器手就都都可不都可以敏锐地感觉到。一些的潜在应用包括开发更加智能的机器人,它们都都可不都可以展开灾后恢复任务,或者接手单调的工作,相似仓库中物品包装。或者,新加坡国立大学正在计划在大伙研究的下三个 多 阶段,将 ACES 平台进一步应用到先进的机器人和义肢装置上。

文章来源: 中国机器人网

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