El sistema de sensor único responde 1, 000 veces más rápido que el sentido del tacto humano, el más rápido jamás logrado para un e-skin

Los robots y las prótesis pronto tendrán un sentido del tacto equivalente a, o mejor que, la piel humana con la piel electrónica codificada asincrónica (ACES), un sistema nervioso artificial desarrollado por un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS).

El nuevo sistema de revestimiento electrónico logró una capacidad de respuesta ultra alta y robustez a los daños, y se puede combinar con cualquier tipo de capa de piel de sensor para funcionar eficazmente como una piel electrónica.

La innovación logrado por el profesor asistente Benjamin Tee y su equipo del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Facultad de Ingeniería de NUS, se informó por primera vez en una prestigiosa revista científica Ciencia Robótica el 18 de julio de 2019.

Más rápido que el sistema nervioso sensorial humano

"Los seres humanos usamos nuestro sentido del tacto para realizar casi todas las tareas diarias, como tomar una taza de café o dar un apretón de manos. Sin ello, incluso perderemos el sentido del equilibrio al caminar. Similar, los robots necesitan tener un sentido del tacto para interactuar mejor con los humanos, pero los robots de hoy todavía no pueden sentir los objetos muy bien, "explicó el profesor asistente Tee, que ha estado trabajando en tecnologías electrónicas de la piel durante más de una década con la esperanza de dar a los robots y dispositivos protésicos un mejor sentido del tacto.

Inspirándose en el sistema nervioso sensorial humano, El equipo de NUS pasó un año y medio desarrollando un sistema de sensores que potencialmente podría funcionar mejor. Mientras que el sistema nervioso electrónico ACES detecta señales como el sistema nervioso del sensor humano, está formado por una red de sensores conectados a través de un solo conductor eléctrico, a diferencia de los haces de nervios de la piel humana. También es diferente a las carcasas electrónicas existentes que tienen sistemas de cableado interconectado que pueden hacerlas sensibles a los daños y difíciles de escalar.

Elaborando sobre la inspiración, Profesor asistente Tee, quien también tiene nombramientos en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de NUS, Instituto NUS de Innovación y Tecnología en Salud (iHealthTech), N.1 Instituto de Salud y el programa de Sistemas Electrónicos Flexibles Integrados Híbridos (HiFES), dijo, "El sistema nervioso sensorial humano es extremadamente eficiente, y funciona todo el tiempo en la medida en que a menudo lo damos por sentado. También es muy resistente a los daños. Nuestro sentido del tacto por ejemplo, no se ve afectado cuando sufrimos un corte. Si podemos imitar cómo funciona nuestro sistema biológico y hacerlo aún mejor, podemos lograr avances tremendos en el campo de la robótica, donde se aplican predominantemente máscaras electrónicas ".

ACES puede detectar toques más de 1, 000 veces más rápido que el sistema nervioso sensorial humano. Por ejemplo, es capaz de diferenciar los contactos físicos entre diferentes sensores en menos de 60 nanosegundos, lo más rápido jamás logrado para una tecnología de piel electrónica, incluso con una gran cantidad de sensores. La piel habilitada para ACES también puede identificar con precisión la forma, textura y dureza de los objetos en 10 milisegundos, diez veces más rápido que un parpadeo. Esto es posible gracias a la alta fidelidad y la velocidad de captura del sistema ACES.

La plataforma ACES también se puede diseñar para lograr una alta robustez al daño físico, una propiedad importante para las pieles electrónicas porque entran en contacto físico frecuente con el medio ambiente. A diferencia del sistema actual utilizado para interconectar sensores en pieles electrónicas existentes, todos los sensores en ACES se pueden conectar a un conductor eléctrico común con cada sensor operando de forma independiente. Esto permite que las pieles electrónicas habilitadas para ACES continúen funcionando siempre que haya una conexión entre el sensor y el conductor, haciéndolos menos vulnerables a los daños.

Máscaras electrónicas inteligentes para robots y prótesis

El sencillo sistema de cableado de ACES y su notable capacidad de respuesta, incluso con un número creciente de sensores, son características clave que facilitarán la ampliación de las pieles electrónicas inteligentes para aplicaciones de inteligencia artificial (IA) en robots. dispositivos protésicos y otras interfaces hombre-máquina.

"La escalabilidad es una consideración fundamental, ya que se requieren grandes piezas de máscaras electrónicas de alto rendimiento para cubrir las áreas de superficie relativamente grandes de robots y dispositivos protésicos, "explicó el profesor asistente Tee." ACES se puede combinar fácilmente con cualquier tipo de capa de piel de sensor, por ejemplo, los diseñados para detectar la temperatura y la humedad, para crear una máscara electrónica de alto rendimiento habilitada para ACES con un excepcional sentido del tacto que se puede utilizar para una amplia gama de propósitos, "añadió.

Por ejemplo, emparejando ACES con el transparente, Capa de piel de sensor autocurativa y resistente al agua también desarrollada recientemente por el equipo de Asst Prof Tee, crea una piel electrónica que se puede reparar por sí sola, como la piel humana. Este tipo de piel electrónica se puede utilizar para desarrollar prótesis de extremidades más realistas que ayudarán a las personas discapacitadas a restaurar su sentido del tacto.

Otras aplicaciones potenciales incluyen el desarrollo de robots más inteligentes que puedan realizar tareas de recuperación de desastres o hacerse cargo de operaciones mundanas como el empaque de artículos en almacenes. Por lo tanto, el equipo de NUS busca aplicar aún más la plataforma ACES en robots avanzados y dispositivos protésicos en la próxima fase de su investigación.