Группа инженеров из Национального университета Сингапура разработали прототип искусственной нервной системы – асинхронно-кодированную электронную кожу (Asynchronous Coded Electronic Skin, ACES), обладающую сверхвысокой тактильной чувствительностью и устойчивостью к повреждениям. ACES можно интегрировать в любые устройства для эффективной работы в качестве электронной кожи.
Быстрее, чем нервная система
Вдохновлённые работой чувствительной нервной системы человека, исследователи полтора года работали над созданием сенсорной системы, которая потенциально могла бы работать лучше человеческой. В отличие от нервных пучков в коже человека, ACES состоит из сети датчиков, соединенных одним электрическим проводником. Она отличается и от существующих электронных аналогов, которые состоят из связанных между собой проводных систем и поэтому менее устойчивы к повреждениям.
ACES может распознавать прикосновение более чем в 1000 раз быстрее, чем нервная система человека. Например, она способна дифференцировать физический контакт между различными датчиками менее чем за 60 наносекунд – это быстрее когда-либо достигнутого времени ответа для технологии электронной кожи. Кожа с поддержкой ACES также может точно определять форму, текстуру и плотность объектов в течение 10 миллисекунд. Такая быстрая реакция обеспечивается высокой точностью и скоростью обработки данных.
Платформа ACES может быть модифицирована для обеспечения устойчивости к физическим повреждениям – важное свойство для электронной кожи, поскольку она часто контактирует с окружающей средой. Все датчики в ACES могут быть подключены к общему проводнику, и каждый датчик работает независимо. Это позволяет коже с поддержкой ACES продолжать функционировать, пока существует хоть одно соединение между датчиком и проводником. Это делает ACES более устойчивой к повреждениям.
Умная электронная кожа для роботов и протезов
ACES имеет простую систему проводов и сохраняет высокую скорость ответа даже при увеличении количества датчиков. Такие характеристики позволяют расширить возможности интеллектуальных электронных устройств для работы искусственного интеллекта в роботах, протезах и других интерфейсах человек-компьютер.
Архитектура ACES для покрытия большой площади с возможностью однопроводной передачи. Источник: статья в журнале Science Robotics.
Еще одним важным фактором является масштабируемость, поскольку электронная кожа должна покрывать относительно большие участки роботов и протезов. ACES также может быть легко соединена с любым типом сенсорных слоев, предназначенных, например, для измерения температуры или влажности.
Сочетание ACES с прозрачным самовосстанавливающимся влагостойким чувствительным слоем позволит создать электронную кожу, максимально приближенную к человеческой. Этот тип электронной кожи можно использовать для создания протезов конечностей, которые помогут пациентам восстановить осязание.
Другие потенциальные способы применения включают разработку интеллектуальных роботов, которые смогут выполнять задачи аварийного восстановления или осуществлять обычные операции, такие как упаковка товаров на складе.
Разработчики планируют дальше развивать технологии для современных роботов и протезов на платформе ACES.
Статья W. W. Lee et al. A neuro-inspired artificial peripheral nervous system for scalable electronic skins опубликована в журнале Science Robotics.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам NUS News: Exceptional sense of touch for robots, prosthetics.
