Autsch! Roboterhand mit intelligenter Haut prallt zurück, wenn sie in die Handfläche gestochen wird

Ingenieure der Universität Glasgow haben eine hochsensible elektronische Haut entwickelt, die aus den Empfindungen lernt, die sie erfährt. Eine Roboterhand, die mit der neuen E-Haut bedeckt war, schreckte vor dem zurück, was sie als „schmerzhafte“ Reize erkannte.

„Diese Forschung könnte die Grundlage für eine fortschrittlichere elektronische Haut sein, die es Robotern ermöglicht, die Welt auf neue Weise zu erforschen und mit ihr zu interagieren – oder Prothesen zu bauen, die eine nahezu menschliche Berührungsempfindlichkeit aufweisen“, sagte Fengyuan Liu, co -Autor eines Artikels, der das Projekt in der Zeitschrift Science Robotics beschreibt.

Das Team ließ sich vom menschlichen peripheren Nervensystem inspirieren, das sensorische Daten lokal am Kontaktpunkt verarbeitet, bevor es nur die wesentlichen Informationen an das Gehirn sendet. Dadurch kann das Gehirn sehr schnell auf Empfindungen wie Schmerz, Hitze oder Kälte reagieren.

Der E-Skin von Glasgow ist mit einem ähnlichen Netzwerk aus „synaptischen Transistoren“ bedruckt, die mit Berührungsrezeptoren verbunden sind. Diese lokale Verarbeitung reagiert viel schneller auf Reize als bisherige Arten von künstlicher Haut, die Daten von Druck- oder Temperatursensoren zur Analyse an einen zentralen Computer übermittelten.

Die Ingenieure druckten ein Gitter aus 168 synaptischen Transistoren aus ultradünnen Zinkoxiddrähten auf eine druckempfindliche Kunststoffhaut, die eine künstliche Hand bedeckte. Als dieser wiederholt hart in die Handfläche gestochen wurde, lernte er, sich mit einem daran befestigten Roboterarm von dem Metallgerät zu entfernen, das die Schmerzen verursachte.

„Wir alle lernen früh in unserem Leben, angemessen auf unerwartete Reize wie Schmerz zu reagieren, um zu verhindern, dass wir uns erneut verletzen“, sagte Prof. Ravinder Dahiya, Leiter der Gruppe für biegsame Elektronik und Sensortechnologien in Glasgow. „Bei der Entwicklung dieser neuen Form elektronischer Haut ging es nicht wirklich darum, Schmerzen zuzufügen, wie wir sie kennen. Es ist einfach eine Kurzform, um den Prozess des Lernens durch äußere Reize zu erklären.“

Prof. Ravinder Dahiya, Leiter der Gruppe „Bendable Electronics and Sensing Technologies“ in Glasgow: „Wir glauben, dass dies ein echter Schritt in Richtung der Schaffung großformatiger gedruckter E-Skin ist“ © BEST Group, University of Glasgow

Die Forscher führten auch ein ähnliches Experiment mit temperaturempfindlicher statt druckempfindlicher E-Haut durch, das bald veröffentlicht wird, fügte Dahiya hinzu.

Das Glasgower Team hat ehrgeizige Pläne, die Anwendungen seiner intelligenten Haut auf die Robotik und später auf das Gesundheitswesen auszudehnen und Prothesen mit einem Tastsinn auszustatten, der den natürlichen menschlichen Empfindungen nahe kommt.

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„Wir glauben, dass dies ein echter Schritt in Richtung der Schaffung großformatiger gedruckter E-Skin ist, die als mehrschichtiges neuronales Netzwerk fungieren könnte, das in der Lage ist, kognitive Aufgaben zu erledigen“, sagte Dahiya. „Verteiltes Lernen durch Hardware birgt ein großes Potenzial für Roboter der nächsten Generation, da es die kognitive Belastung ihrer zentralen Steuereinheiten drastisch verringern wird.“

Eine Anwendung wäre das „Internet der Dinge“, das Alltagsgegenständen wie Verbrauchergeräten Rechenleistung und Konnektivität verleiht. Intelligente Haut könnte Intelligenz und Reaktionsfähigkeit mit geringem Energieaufwand hinzufügen.

„Wir untersuchen die Verwendung verschiedener Materialien, einschließlich abbaubarer Elektronik, damit Geräte zerfallen, ohne Abfall zu hinterlassen, nachdem sie ihre Arbeit getan haben“, sagte Dahiya.

Die Universität Glasgow patentiert die Drucktechnologie, die zur Herstellung von E-Skin verwendet wird, und plant, ein Unternehmen auszugliedern, um sie zu kommerzialisieren. „Bis jetzt hat unsere Gruppe mit bestehenden Unternehmen zusammengearbeitet – zum Beispiel mit BMW, das sich mit berührungsempfindlichen Fahrzeuginnenräumen befasst“, sagte er. „Das wird unser erstes Start-up.“

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