Los robots y dispositivos protésicos pronto pueden tener un sentido del tacto equivalente 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 electrónico de piel logró una respuesta ultra alta y robustez al daño, y puede combinarse con cualquier tipo de capas de piel de sensor para funcionar eficazmente como una piel electrónica.
La innovación, lograda 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 humanos usan nuestro sentido del tacto para realizar casi todas las tareas diarias, como tomar una taza de café o hacer un apretón de manos. Sin ella, incluso perderemos el sentido del equilibrio al caminar. Del mismo modo, los robots deben tener unsentido del tacto para interactuar mejor con los humanos, pero los robots de hoy en día todavía no pueden sentir los objetos muy bien ", explicó Asst Prof Tee, quien ha estado trabajando en tecnologías electrónicas de la piel durante más de una década con la esperanza de darle a los robots y dispositivos protésicos un mejor sentidode tacto
Inspirándose en el sistema nervioso sensorial humano, el equipo de NUS pasó un año y medio desarrollando un sistema sensor que podría funcionar mejor. Mientras que el sistema nervioso electrónico ACES detecta señales como el sistema nervioso sensor humano, está formado poruna red de sensores conectados a través de un solo conductor eléctrico, a diferencia de los haces de nervios en la piel humana. También es diferente a las pieles electrónicas existentes que tienen sistemas de cableado interconectados que pueden hacerlos sensibles al daño y difíciles de escalar.
Desarrollando la inspiración, Asst Prof Tee, quien también tiene citas en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de NUS, Instituto de Innovación y Tecnología de Salud de NUS iHealthTech, Instituto de Salud N.1 y Sistemas Electrónicos Flexibles Híbridos Integrados El programa 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 al daño. Nuestro sentido del tacto, por ejemplo, funcionano nos veamos afectados cuando suframos un corte. Si podemos imitar cómo funciona nuestro sistema biológico y hacerlo aún mejor, podemos lograr enormes avances en el campo de la robótica donde las pieles electrónicas se aplican predominantemente ".
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, el más rápido jamás logrado para una tecnología electrónica de la piel, inclusocon un gran número 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 el parpadeo de un ojo. Esto es posible gracias a la alta fidelidad y la velocidad de captura del sistema ACES.
La plataforma ACES también puede diseñarse para lograr una gran robustez frente 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 las pieles electrónicas existentes, todas lasLos sensores en ACES se pueden conectar a un conductor eléctrico común con cada sensor funcionando de manera independiente. Esto permite que las máscaras electrónicas habilitadas para ACES continúen funcionando siempre que haya una conexión entre el sensor y el conductor, haciéndolos menos vulnerables al daño.
máscaras electrónicas inteligentes para robots y prótesis
El sistema de cableado simple de ACES y su notable capacidad de respuesta, incluso con un número creciente de sensores, son características clave que facilitarán la ampliación de las máscaras electrónicas inteligentes para aplicaciones de Inteligencia Artificial IA en robots, dispositivos protésicos y otras interfaces hombre-máquina.
"La escalabilidad es una consideración crítica 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 Asst Prof Tee. "ACES se puede combinar fácilmente con cualquier tipo de capas de piel con sensor, por ejemplo, aquellos diseñados para detectar temperaturas y humedad, para crear una piel electrónica habilitada para ACES de alto rendimiento con un sentido del tacto excepcional que puede usarse para una amplia gama de propósitos ", agregó.
Por ejemplo, emparejar ACES con la capa de piel de sensor transparente, 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 misma, como la piel humana. Este tipo de piel electrónicapuede usarse para desarrollar extremidades protésicas 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 pueden realizar tareas de recuperación ante desastres o hacerse cargo de operaciones mundanas como el embalaje de artículos en almacenes. Por lo tanto, el equipo de NUS está buscando aplicar aún más la plataforma ACES en robots avanzados y dispositivos protésicos en el próximofase de su investigación.
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Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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