先進的なスマート電子スキンがロボットと人工装具の接触感覚を強化

シンガポール国立大学

人間は、コーヒーを飲む、誰かと握手するなど、日常のほぼすべての作業を行うために触覚を使用します。これがなければ、人間は歩くときに平衡感覚を失うことさえあります。同様に、ロボットは人間とより良く対話するために触覚を持っている必要がありますが、今日のロボットはまだ物体をうまく感じることができません。

非同期コード化電子スキン (ACES) は、非常に高い応答性と損傷に対する堅牢性を備えた人工神経システムで、あらゆる種類のセンサー スキン層と組み合わせて電子スキンとして効果的に機能します。 ACES は人間のセンサー神経系と同様に信号を検出しますが、人間の皮膚の神経束とは異なり、単一の導電体を介して接続されたセンサーのネットワークで構成されています。また、相互接続された配線システムを備えているため、損傷を受けやすく、スケールアップが困難になる可能性がある既存の電子スキンとは異なります。

ACES は、人間の感覚神経系よりも 1,000 倍以上速く接触を検出できます。多数のセンサーがある場合でも、異なるセンサー間の物理的接触を 60 ナノ秒未満で区別できます。 ACES 対応スキンは、物体の形状、質感、硬さを 10 ミリ秒以内に正確に識別できます。これはまばたきの 10 倍の速さです。これは、ACES システムの高い忠実度とキャプチャ速度によって可能になります。

ACES プラットフォームは、物理的損傷に対する高い堅牢性を実現するように設計することもできます。これは、電子スキンが環境と頻繁に物理的に接触するため、電子スキンにとって重要な特性です。既存の電子スキンのセンサーを相互接続するために使用されている現在のシステムとは異なり、ACES のすべてのセンサーは共通の導電体に接続でき、各センサーは独立して動作します。これにより、ACES 対応の電子スキンは、センサーと導体の間に接続が 1 つある限り機能し続けることができ、損傷を受けにくくなります。

ACESはシンプルな配線システムとセンサーの数が増加しても応答性が高いです。これらの重要な特性により、ロボット、人工装具、その他のヒューマン マシン インターフェースにおける人工知能 (AI) アプリケーション向けのインテリジェントな電子スキンのスケールアップが容易になります。

ACES は、あらゆる種類のセンサー スキン層と簡単に組み合わせることができます。たとえば、温度や湿度を感知するように設計されたものなどです。 ACES と透明、自己修復、耐水性のセンサー スキン層を組み合わせると、人間の皮膚のように自己修復できる電子スキンが作成されます。このタイプの電子スキンは、障害のある人が触覚を取り戻すのに役立つ、より現実的な義肢の開発に使用できます。

その他の潜在的な用途には、災害復旧タスクを実行したり、倉庫での商品の梱包などの日常業務を引き継いだりできる、よりインテリジェントなロボットの開発が含まれます。

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