نوآوری جدید پوست الکترونیکی به ربات ها و پروتزها، امکان حس لامسه می دهد.

نوآوری جدید پوست الکترونیکی سیستم منحصربه فردی است که حسگر آن 1000 برابر سریع تر از حس لامسه انسانی واکنش نشان می دهد.ربات ها و ابزارهای پروتز به زودی حس لامسه را به خوبی حس لامسه انسانی با پوست الکترونیکی کد ناهمگام را خواهند داشت. این حاصل سیستم عصبی هوشمندی است که توسط محققان تیم دانشگاه ملی سنگاپور توسعه داده شده است.سیستم پوست الکترونیکی جدید، به میزان قابل توجهی واکنش پذیر است و می تواند با انواع لایه های حسگر پوست برای عملکرد موثر به عنوان پوست الکترونیکی همراه و سازگار شود. این نوآوری توسط استادیار دانشکده مهندسی مواد دانشکده مهندسی ملی سنگاپور، بنجامین تی و دیگر اعضای تیمش برای اولین بار در نشریه علمی معتبر رباتیک در 18 جولای 2019 گزارش شده است.

نوآوری جدید پوست الکترونیکی، سریع تر از سیستم عصبی حسی بدن انسان

ما انسان ها از حس لامسه برای انجام امور روزمره خود شامل برداشتن فنجان قهوه، یا دست زدن استفاده می کنیم. بدون آن، ما حس متعامل خود را هنگام راه رفتن از دست خواهیم داد. مشابه همین مورد درباره ربات ها هم صادق است. ربات ها نیاز به داشتن حس لامسه در رابطه با تعامل با انسان هستند. اما ربات ها امروزه هنوز نمی توانند اشیا را به خوبی احساس کنند.این موضوع را استادیار دانشگاه، آقای تی توضیح می دهد. کسی که بر روی فناوری های پوست الکترونیکی برای بیش از یک دهه کار کرده است. او با هدف دادن حس لامسه به ربات ها و ابزارهای پروتزی فعالیت خود را انجام می دهد.تیم دانشگاه ملی سنگاپور یک سال و نیم بر روی توسعه سیستم حسگری که بتواند به صورت بالقوه بهتر عمل کند کار کرده است. هدف این تیم الهام گرفتن از سیستم عصبی حسی انسان بوده است.در حالی که سیستم الکترونیکی عصبی ACES، سیگنال هایی مانند سیستم عصبی انسانی کشف می کند، از شبکه ای از حسگرهای متصل به یک هادی الکتریکی منفرد تشکیل شده است که برخلاف دسته های عصب در پوست انسانی است. همچنین برخلاف پوست الکترونیکی که به سیستم های سیمکشی شده ای متصل هستند و می توانند آنها را در برابر آسیب حساس کنند و افزایش مقیاس را مشکل کنند، می باشد.با شرح و توضیح چنین الهام بخشی، استادیار تی ، که مناصبی در دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، موسسه فناوری ونوآوری سلامت (NUS iHealthTech)، و موسسه سیستم های الکتریکی انعطاف پذیر ترکیبی ادغام شده (HIFES) دارد می گوید:سیستم عصبی حسی انسان به صورت قابل ملاحظه ای کارآمد است، و در همه زمان ها کار می کند و ما می توانیم از آن بهره مند شویم. همچنین در برابر آسیب بسیار قوی است. حس لامسه ما به عنوان مثال هنگامی که دستمان را می بریم تحت تاثیر آن قرار نمی گیرد. اگر ما بتوانیم نحوه کار سیستم زیستی مان را تقلید کنیم می توانیم مزایای فوق العاده ای از آن در حوزه رباتیک جایی که پوست الکترونیکی عمدتا در آن به کار می رود از این تقلید داشته باشیم. ACES می تواند لمس ها را بیش از 1000 برابر سریع تر از سیستم عصبی حسی انسان تشخیص دهد.

برای مثال، تماس های فیزیکی را بین حسگر های متفاوت در کمتر از 60 نانوثانیه می تواند تشخیص دهد. که سریع تر از آن چه فناوری کنونی پوست الکترونیکی به آن رسیده است حتی با مقادیر بالای حسگر توانسته است عمل کند.نوآوری جدید پوست الکترونیکی، می تواند همچنین با دقت شکل، بافت، و سختی اشیا را در 10 میلی ثانیه، به میزان ده برابر سریع تر از بر هم زدن چشم تشخیص و شناسایی کند. همچنین قابلیت اطمینان بالا و سرعت سیستم نوآوری جدید پوست الکترونیکی از دیگر ویژگی های آن است.پلتفرم نوآوری جدید پوست الکترونیکی، همچنین می تواند برای رسیدن به قدرت بالا در برابر آسیب های فیزیکی که به عنوان یک مشخصه مهم پوست های الکترونیکی مطرح است طراحی شود. زیرا آنها با تماس فیزیکی بسیار با محیط می توانند سازگار شوند. برخلاف سیستم فعلی که برای اتصال حسگر ها در پوست های الکترونیکی موجود مورد استفاده قرار می گیرد، همه حسگر ها در نوآوری جدید پوست الکترونیکی می توانند در یک هادی الکتریکی رایج، با هر حسگر به صورت جداگانه و مستقل متصل شود. این مساله اجازه می دهد که پوست های الکترونیکی به عملکرد خود مادامی که در ارتباط بین حسگر و هادی هستند عمل کنند که باعث می شود آسیب پذیری کمتری داشته باشند.

پوست های الکترونیکی هوشمند برای ربات ها و پروتزها

سیستم سیم کشی ساده نوآوری جدید پوست الکترونیکی و واکنش پذیری قابل توجه آن حتی با افزایش تعداد حسگرها، مشخصه های کلیدی است که افزایش مقیاس پوست های الکترونیکی هوشمند برای برنامه های کاربردی هوش مصنوعی در ربات ها و ابزارهای پروتز و دیگر واسط های ماشینی بشر را تسهیل می بخشد.استاد یار در این باره می گوید: مقیاس پذیری یک مساله مهم است به گونه ای که قطعه های بزرگ پوست های الکترونیکی با کارآیی بالا، نیاز به پوشش مناطق و سطوح نسبتا بزرگ از ربات ها و ابزارهای پروتز دارد.نوآوری جدید پوست الکترونیکی می تواند به راحتی با هر نوع لایه حسی پوست سازگار شود. مثلا آنهایی که برای حس دما و رطوبت طراحی شده اند تا عملکرد بالایی از پوست الکترونیکی مبتنی بر این نوآوری جدید با حس لامسه استثنایی خلق شود که می تواند در گستره وسیعی از اهداف مورد استفاده و کاربرد قرار گیرد.برای مثال جفت شدن نوآوری جدید پوست الکترونیکی با لایه حسگر پوستی ضد آب ، شفاف و خود ترمیم شونده همچنین اخیرا به وسیله تیم دکتر تی توسعه یافته است که یک پوست الکترونیکی ایجاد می کند که قابلیت خود ترمیمی مانند آنچه پوست انسانی دارد داشته باشد.

این نوع از پوست الکترونیکی می تواند برای توسعه بیشتر اندام های پروتزی واقعی تر به کار رود که کمک بزرگی به بازگرداندن حس لامسه به بسیاری از افراد معلول می کند.دیگر برنامه های کاربردی بالقوه شامل توسعه ربات های هوشمند بیشتر که بتوانند وظایف خاصی انجام دهند یا عملیات خاصی را برعهده بگیرند می باشد. مثلا می توانند اقلام و اجناس را در انبار بسته بندی کنند. تیم دانشگاه ملی سنگاپور همچنین به دنبال کاربرد بیشتر پلتفرم نوآوری جدید پوست الکترونیکی در ربات های پیشرفته و دستگاه های پروتزی در فاز بعدی تحقیقات خود است.