첨단 스마트 전자 피부로 로봇 및 보철 터치 감각 향상

싱가포르 국립대학교

인간은 커피 한 잔을 집거나 누군가와 악수하는 등 거의 모든 일상적인 작업을 수행하기 위해 촉각을 사용합니다. 그것이 없으면 인간은 걸을 때 균형 감각을 잃을 수도 있습니다. 마찬가지로, 로봇이 인간과 더 잘 상호 작용하려면 촉각이 필요하지만 오늘날의 로봇은 여전히 물체를 잘 느끼지 못합니다.

ACES(Asynchronous Coded Electronic Skin)는 초고반응성과 손상에 대한 견고성을 갖춘 인공신경계로, 모든 종류의 센서 피부층과 결합하여 전자피부로 효과적으로 기능할 수 있습니다. ACES는 인간의 센서 신경계와 같은 신호를 감지하지만 인간 피부의 신경 다발과 달리 단일 전기 전도체를 통해 연결된 센서 네트워크로 구성됩니다. 또한 배선 시스템이 서로 연결되어 손상에 민감하고 확장이 어려울 수 있는 기존 전자 스킨과도 다릅니다.

ACES는 인간의 감각 신경계보다 1,000배 이상 빠르게 접촉을 감지할 수 있습니다. 센서가 많더라도 60나노초 이내에 서로 다른 센서 간의 물리적 접촉을 구별할 수 있습니다. ACES 기반 피부는 또한 눈 깜박임보다 10배 빠른 10밀리초 내에 물체의 모양, 질감, 경도를 정확하게 식별할 수 있습니다. 이는 ACES 시스템의 높은 충실도와 캡처 속도 덕분에 가능합니다.

ACES 플랫폼은 또한 환경과 자주 물리적 접촉을 하기 때문에 전자 피부의 중요한 특성인 물리적 손상에 대한 높은 견고성을 달성하도록 설계될 수 있습니다. 기존 전자 스킨의 센서를 상호 연결하는 데 사용되는 현재 시스템과 달리 ACES의 모든 센서는 각 센서가 독립적으로 작동하는 공통 전기 전도체에 연결할 수 있습니다. 이를 통해 ACES 지원 전자 스킨은 센서와 전도체 사이에 하나의 연결이 있는 한 계속 작동하여 손상에 덜 취약해집니다.

ACES는 간단한 배선 시스템과 증가하는 센서 수에도 대응할 수 있는 시스템을 갖추고 있습니다. 이러한 주요 특성은 로봇, 보철 장치 및 기타 인간-기계 인터페이스의 인공 지능(AI) 애플리케이션을 위한 지능형 전자 스킨의 확장을 촉진할 것입니다.

ACES는 모든 종류의 센서 스킨 레이어와 쉽게 결합될 수 있습니다. 예를 들어 온도와 습도를 감지하도록 설계된 것입니다. ACES와 투명 자가치유, 방수 센서 스킨층을 결합하면 인간의 피부처럼 자가 회복이 가능한 전자 피부가 탄생합니다. 이러한 유형의 전자 피부는 장애인이 촉각을 회복하는 데 도움이 되는 보다 현실적인 의수족을 개발하는 데 사용될 수 있습니다.

다른 잠재적인 응용 분야에는 재해 복구 작업을 수행하거나 창고에서 물품을 포장하는 것과 같은 일상적인 작업을 대신할 수 있는 보다 지능적인 로봇을 개발하는 것이 포함됩니다.

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