Исследование искусственной тактильной системы: чувство прикосновения роботов может быть быстрым

Оптическое изображение аппаратной съемки искусственной тактильной афферентной сети.Аппаратное обеспечение состоит из множества искусственных рецепторов, изготовленных на полиимидной пленке в форме рук, и цепь печатной платы, которая преобразует аналоговые сигналы в шиповые поезда.Кредит: Наука (2024).Doi: 10.1126/science.adf3708

«Наша система может определить, с каким типом объекта он встречается так же быстро, как с завязанными глазами, просто чувствуя его и решив, например, является ли это теннисным мячом или яблоком», - говорит Зибин Чжан, доцент в Департаменте электротехники вУниверситет Упсала.

Он и его коллега Либо Чен провели исследование в тесном сотрудничестве с исследователями из Отдела сигналов и систем в Университете Уппсала, которые предоставили опыт обработки данных и машинного обучения, а также группой исследователей из факультета нейробиологии, наук о помощи и общества, подразделение.нейрогериатрии в Каролинском институте.

Извлекая вдохновение из нейробиологии, они разработали искусственную тактильную систему, которая подражает тому, как человеческая нервная система реагирует на то, чтобы прикоснуться.Система использует электрические импульсы, которые обрабатывают динамическую тактильную информацию так же, как и человеческая нервная система.

«С этой технологией протезная рука будет чувствовать себя частью тела владельца», - объясняет Чжан.

Искусственная система имеет три основных компонента: электронная кожа (E-Skin) с датчиками, которые могут обнаружить давление на ощупь;набор искусственных нейронов, которые преобразуют аналоговые сенсорные сигналы в электрические импульсы;и процессор, который обрабатывает сигналы и идентифицирует объект.В принципе, он может научиться идентифицировать неограниченное количество объектов, но в своих тестах исследователи использовали 22 различных объекта для захвата и 16 различных поверхностей для прикосновения.

«Мы также рассмотрим развитие системы, чтобы она также чувствовала боль и тепло., который руководил исследованием.

По словам исследователей, взаимодействие между людьми и роботами или протезными руками может быть более безопасным и более естественным благодаря тактильной обратной связи.Протезам также может быть предоставлена возможность обрабатывать объекты с той же ловкостью, что и человеческая рука.

«Кожа содержит миллионы рецепторов. Современная технология электронной кожи не может обеспечить достаточное количество рецепторов, но эта технология делает это возможным, поэтому мы хотели бы произвести искусственную кожу для целого робота»,-говорит Чен.

Эта технология также может быть использована с медицинской точки зрения, например, для мониторинга дисфункций движения, вызванных болезнью Паркинсона и болезнью Альцгеймера, или для того, чтобы помочь пациентам восстановить потерю функциональность после инсульта.

«Технология может быть дополнительно разработана, чтобы определить, собирается ли пациент упасть. Затем эта информация может быть использована для либо стимулировать мышцу снаружи, чтобы предотвратить падение или подсказывать вспомогательное устройство, чтобы вступить во владение и предотвратить ее», - говорит Чжан.

Больше информации: Libo Chen et al., Кодирование на основе времени Spike в нейромиметической тактильной системе позволяет динамическая классификация объектов, наука (2024).Doi: 10.1126/science.adf3708