新型电子皮肤可以拥有类似人类的触觉
- 异步编码的电子皮肤可以以超高的精度和响应能力感知压力、温度和湿度。
- 它检测触摸的速度比人类感觉神经系统快 1000 倍。
- 它可以与人工智能集成，以实现高性能的机器-大脑接口。
多年来，科学家们一直试图为机器配备触觉。他们为类人智能机器人和假肢配备了电子皮肤，使皮肤能够自然地与人类协同工作，以操纵环境中的各种结构。
这些电子皮肤由大量传感器组成，可提供快速的体感感知。然而，它们串行传输来自传感器的触觉数据，这导致更高的读取延迟瓶颈。
现在，新加坡大学的研究人员开发出具有超高响应性和鲁棒性的异步编码电子皮肤（ACES）。受神经系统的启发，ACES 可以感知压力、温度和湿度。它可以与几乎所有类型的传感器皮肤层配对，作为电子皮肤有效运行。
它是如何工作的？
人体含有近 72 公里的神经，连接大脑、皮肤、肌肉。在这项研究中，研究人员以人类神经系统为灵感，为机器人开发了一种电子皮肤。
皮肤 (ACES) 由覆盖有 249 个传感器的硅层制成。即使使用大量传感器（多达 10,000 个），它也可以同时传输热触觉数据，同时保持极低的读取延迟。
参考：ScienceMag | DOI:10.1126/scirobotics.aax2198 |新加坡大学
他们展示了多达 240 个人工机械感受器的原型阵列。所有都能够以 1 毫秒的延迟异步传输数据，同时保持小于 60 纳秒的时间精度。
如此低的延迟和超高的精度使电子皮肤能够解析快速触觉感知所必需的精细时空特征。
图片来源：Mario Tama/Getty
这是一项重大突破，因为研究人员第一次能够构建一个电子皮肤，允许多个传感器反馈到一个接收器，并作为一个完整的系统而不是单个电极。由于传感器是并联的，即使单个接收器损坏，整个系统仍能正常工作。
ACES 有一个潜在的缺点——发射器或接收器无法判断是否发生了传感事件丢失。然而，该架构能够实现简单的发射器实现和令人印象深刻的刺激事件计时精度，这对于实时运动至关重要的电子皮肤应用来说是极其重要的因素。
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该研究团队目前正在与神经科学家和工程师合作，以帮助恢复假手的触觉。他们相信他们的电子皮肤可以促进自主拟人机器人的机器-人-环境交互，并且可以与人工智能集成以实现高性能的机器-大脑接口。
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