Umělá kůže vnímá 1000x rychleji než lidské nervy

Umělá kůže, která snímá teplotu a tlak, může vysílat signály 1000krát rychleji než lidský nervový systém. Tato umělá kůže by jednoho dne mohla zakrýt protetické končetiny, které lidem pomohou je lépe používat, nebo může být použita na robotech, kdy jim umělá kůže pomůže vnímat okolí.

 

Magazín

 

Benjamin Tee na Singapurské národní univerzitě se svými kolegy vytvořil umělou pokožku, která se skládá z fyzikálních senzorů. Mohou tak detekovat tlak, ohyb a teplotu. Kůže je vyrobena z pryžového a plastového kompozitního materiálu a zahrnuje senzory o velikosti 1 milimetr čtvereční. Když kůže tlačí proti něčemu, senzory na kůži přenášejí elektrické impulzy zpět do hlavního přijímače. Každý senzor má jedinečný impuls, aby byl identifikovatelný, což znamená, že prostřednictvím jednoho přijímače lze kombinovat více signálů, což urychluje doručení.

 

Skenování za milisekundu

Všechny senzory jsou vzájemně propojeny pomocí jediného drátu, což znamená, že měření z celé pokožky přicházejí současně. Naproti tomu většina elektronických systémů je synchronních, což znamená, že je třeba skenovat každý senzor jeden po druhé. Skenování každého senzoru jeden po druhém vyžaduje čas. Pokud máte 1000 senzorů a oskenování každého z nich trvá 1 milisekundu, pak celá skenovací operace zabere 1 celou sekundu. Senzory lidské kůže vysílají signály s maximální frekvencí menší než 1 kHz neboli 1000 krát za sekundu. Naproti tomu senzory umělé kůže odesílají zpětné signály rychlostí 9 MHz neboli 9 milionkrát za sekundu.

 

 

Horký šálek v umělé ruce

Když se například dotkneme šálku kávy, naše kůže okamžitě vysílá elektrické signály našim svalům a mozkům ke zpracování. Informace jsou zasílány nervy, a ve skutečnosti je více než 150 000 kilometrů nervů v každé lidské bytosti. Singapurský tým navrhl různé typy senzorů, které by lépe odrážely lidský dotek. Jeden reagoval na rychlé a dynamické změny, druhý reagoval na statické síly a produkoval signály, které zvyšovaly frekvenci, zatímco síla na senzoru rostla. A nakonec třetí typ snímal teploty. Tee a jeho kolegové pak položili umělou pokožku na protetickou ruku, která uchopila horký šálek kávy a bylo zjištěno, že byly zaznamenány všechny tři typy pocitů.

Jak říkají vývojáři, tak tento pokrok ve vývoji umělé kůže má potenciál výrazně zjednodušit a umožnit robotům mít pokožku celého těla, stejně jako mají lidé. Jednou z dalších aplikací této technologie může být pokročilá protetika, která jednotlivcům vrací pocit v protetické končetině.

 

 

Připravil: Radek Svoboda