מגמות מתפתחות באלקטרוניקה עור עבור רובוטיקה ואסתטיקה

הבא: עלייתו של סומטודות מלאכותיות

במשך עשרות שנים, החלום של יצירת מכונות וגפיים אסתטיקה שיכול באמת להיות (FLT:0feelcioFLT:1) הסביבה שלהם נותרה אתגר גדול.עור אנושי הוא איבר יוצא דופן - לא רק מגן על הגוף שלנו, אלא גם מספק זרם קבוע של נתונים חושיים: לחץ, מרקם, טמפרטורה, רטט ואפילו כאב.

בעוד שרובוטים יוצאים ממפעלים ומבתי מגורים, בתי חולים ואזורי אסון, הם צריכים אינטראקציה עם סביבות עדינות ובלתי צפויות. רובוט שאינו יכול לחוש עדינות של לחיצת יד או את החלקה של רצפת רטוב נמצאת בחסרון חמור. בדומה לכך, משתמשים מודרניים לזיהוי דורשים יותר מאשר רק אחיזה מכנית; הם רוצים מכשיר שמרגיש כמו חלק טבעי של הגוף שלהם, ומספק זמן אמיתי המאפשר להם לבצע משוב על פני כדור הארץ הזה, לא פחות טוב, לא פחות מטמפרטורה אלקטרונית, לא פשוטה, לא פחות, לא פחות טובה, לא פחות טובה, לא פחות, לא ניתן למצוא את זה, לא פחות ממהירות, ולא פחות טובה, לא פחות טובה יותר, לא פחות מאשר את זה, לא פחות מאשר את זה, לא פחות מקשה, לא פחות מאשר את זה, לא פחות מאשר את זה, אלא גם את זה, אלא גם כן, לא פחות מקשה, לא פחות מאשר את זה, לא פחות מאשר את זה, לא פחות מאשר את זה, אלא גם את זה, זה, אלא גם את זה, לא פחות מקשה, זה, כמו מכשיר רגישה, לא פחות מאשר את זה, זה, זה, זה, זה, זה, לא פחות משקף את זה, לא פחות מקשה, זה, זה, זה

טכנולוגיות מאחורי עור אלקטרוני מודרני

מתחמי גמיש ו-מתח

חיישנים מסורתיים המבוססים על סיליקון אינם יכולים להתאים משטחים מעוקלים או לעמוד בהליכה חוזרת של היום e-skin נבנה על תת-שכבות גמישות מאוד כגון FLT:0polyimideFLT:1, (FLT:2polymethylsiloxane (PD) FLT 3: ו- 4FLTthermoplasticure פוליט (Ttar) אלה יכולים להוכיח את רמות ההפעלה המדויקות של מספר חומרים אלה ללא שימוש ישיר של חומרים גמישים.

המונחים: ננונו-חומרי Sensing Layers

(ה) רגישות של ה- e-skin מוגברת באופן דרמטי על ידי השימוש בנונו-חומרים (FLT:0Carbon ננוtubes (CNTs) ⁇ FLT:1, FLT:2grapheneFLT 3) ו- (FLT:4al nanowires) ניתן לזהות את התכונות של ננו-Fal-Rates (למשל, ננווטים) גבוהה, אשר ניתן לבצע שינויים חשמליים ממושכים בדרגה גבוהה, כאשר הם בעלי משקל גבוה, כאשר הם כוללים גישה חשמלית.

חומרים בעלי ערך עצמי וביו-אי עולים בקנה מידה

אחת ההתפתחויות המרגשות ביותר היא יצירת e-skin שיכולה לתקן את עצמה לאחר נזק. בהשראת רקמות ביולוגית, החוקרים פיתחו רשתות פולימריות עם אג"ח דינמי covalent או אינטראקציות העליונות כי מחדש כאשר לחתוך או unctured. לדוגמה, צוות מאוניברסיטת קולורדו בוולדר יצר לעצמו קשר אלקטרוני עקבי לאחר שהוא משמר התנהגות לאחר שהוא מוגבל או מכווץ עבור בעיות יומיומיות, אשר דורשות קבועות יותר ויותר, ללא טיפול יומיומיות, הוא צורך בעדיפות גבוהה יותר ויותר, ללא טיפול יומיומית, כגון:

חשמל אלחוטי ועברת נתונים

(הדגשה על מערכות רובוטיות או הסתברותיות דורשת יותר מחיישנים בלבד; היא זקוקה לסוללות אלחוטיות כגון FLT:0Near-Field Communications (NFC)BuildFLT:1 ו-FLT:2 Bluetooth Low Energy (BLE)FLT 3 מאפשר נתונים אלקטרוניים להזרים למעבד מרכזי ללא מוליכים חשמליים, כולל אספקת חשמל חשמליים (DVal-F) וטכניקות נוספות שפותחו על ידי LT-FGateicericials.

תוצאות חיפוש ב- Electronic Skin Research

Multimodal Sensing: Touch, טמפרטורה וכימיה

מבחינה היסטורית, רוב אבטיפוס אלקטרוני יכול למדוד רק סוג אחד של גירוי, כגון לחץ או טמפרטורה. הדור האחרון של e-skin משלב מספר רב של חישה מודולים לתוך סרט יחיד, קומפקטי.לדוגמה, חוקרים באוניברסיטה הלאומית של סינגפור פיתח "גברכה חכמה" עם חיישנים משובצים בו זמנית, טמפרטורה ולחות. זה רב-ממדי קריטי עבור זיהוי של מחטים מתכתיים שונים, כמו דבקים מתכתי מתכת, כמו גם עם תחושה של חומר רגישה, עם נטייה מתכתית מתכתית אחת, עם רכה, עם דביקה, עם חשוף, עם חשוף אחד, עם חשוף, עם חשוף אחד חשוף, עם חשוף, עם חשוף אחד חשוף, עם דביקה, עם חשוף אחד חשוף אחד חשוף, עם חשוף, עם חשוף אחד חשוף, עם חשוף, עם חשוף, עם חיישנים מוטמעה, עם חשוף מתכתי ראייה מגנטית מתכתיבית (מסוג מתכתינית חשוף אחד חשוף אחד חשוף אחד חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חשוף חיישנים

כאב Perception ו- Nociceptor Mimicry

אחת הטרנדים המפתיעה היא שילוב של נוציפים מלאכותיים – רגישים שממחישים את תגובת הכאב האנושית.כאב משמש כמנגנון הגנה חיוני, מזהירים אותנו לנזקי רקמות פוטנציאליים.עבור רובוטים, במיוחד אלה שעובדים לצד בני אדם, היכולת לזהות כוח מופרז או טמפרטורה מזיקה יכולה למנוע תאונות.בנייר 2024 ב-FLT:0 חומרים פונקציונליים מתקדמים, במיוחד אלה שעובדים לצד בני אדם, תיארו את ההשפעות של לחץ מופרזות על פני מעגל אנושי על מנת לגרום לטראטים ללקות באופן מיידי.

שילוב למידת אותות

הנתונים הגולמיים מחיישנים אלקטרוניים-skin הם לעתים קרובות רועשים ומדידים גבוהים.כדי להפוך את הנתונים האלה לתפיסה טקטיבית משמעותית, החוקרים פונים ל-FLT:0 אלגוריתמים של למידה גבוהה 1 אלגוריתמית, במיוחד אם אותות אלה הם בעלי גישה עצבית משמעותית (CNN)FLT 3: 3 ו-FLT:4 זיכרון קצר טווח (TM) מזהים מודל ל-pLT:2convolutional) ניתן לזהות רק את אותם דפוסים של תאים עצביים עם דיוקים ב-i-i-iOS (לדוגמה, לעומת ⁇ ) עם זיכרון RAM של 2.

שם הסרטון: Beyond Simple Touch

רובוטים משותפים (Cobots) ו- Safe Human Interaction

אחת האפליקציות המבטיחות ביותר היא רובוטיקה שיתופית, שבה מכונות עובדות לצד בני אדם.רובוטים תעשייתיים מסורתיים כלולים מסיבות בטיחות משום שהן אינן יכולות לחוש מגע בלתי מכוון עם e-skin, cobots להשיג משותף (FLT:0 מלא גוף tactile) ו-FLT:1 המאפשר להם לזהות התנגשויות באופן מיידי ולהתאים את הכוח או להפסיק לחלוטין את החברות שלהם.

סיוע רפואי רובוטי וסורי

ב-Correic Roboticss, משוב גלקטי לעתים קרובות חסר -surgeons לאבד את תחושת המגע כאשר פועל מרחוק באמצעות הקונסולה. E-skin להציב על הטיפים של מכשירים רובוטיים יכול להעביר מידע על קשיחות רקמות, התנגדות puncture, ואפילו חום שנוצר על ידי cauterizing. זה משוב מאפשר לבצע cis מדויקים יותר ולהימנע איברים עדינים קבוצה באוניברסיטת בריסטולFacterkin מפותחת עם כוח קונסולידוקסידוקסידוניד כזה.

רובוטי הומניאיד ואינטראקציה חברתית

רובוטים הומניים שנועדו לתקשר עם אנשים - החל מבוטים בשירות לקוחות ועד לווייתות תמיכה רגשית - צריך להבין מגע. רובוט שיכול להבחין בין פטריוט מנחם, דחיפה אגרסיבית, ו- 25 חברותי יכול להגיב כראוי. E-skin מספק את הבסיס החיישניםי לאינטראקציות מסוג זה, אך גם קשר פנים.

יישומים אסתטיים: אחסון מחדש של חוש מגע

לחץ וטקסטור משוב

(הדגשה של ⁇ ) היא לעתים קרובות יותר מאובדן תפקוד המנוע.ללא תחושה, משתמשים אסתטיקה חייבים להסתמך על רמזים חזותיים כדי לאמוד כוח אחיזה, מה שמוביל להורדת חפצים או למחוץ מקריים.התקדמות בבורגנות אלקטרונית מאפשרת זיהוי של לחץ סטטי ומרקם דינמי (למשל, מחסנים לעומת משטחים).

אספקת טמפרטורה והימנעות כאב

חישה תרמית היא מרכיב קריטי נוסף. a e-skin שיכול למדוד שינויים טמפרטורה מאפשר למשתמש סטטי להימנע נוגע משטחים חמים או לזהות את הטמפרטורה של משקה.חשוב, שילוב מעגלים דמויי nociceptor נותן מערכת התראה מוקדמת לגירויים מזיקים.ניסוי קליני האחרון על ידי אוניברסיטת מישיגן הראה כי אנשים באמצעות יד אסתטיקה עם e-skin היו מסוגלים לזהות באופן עקבי עם התנגדות חדה או מהירה כדי להפעיל את הלחץ הזה.

תקשורת עקיפה: Sensing and Actuation

המטרה הסופית בהסתברות היא ליצור מערכת ההרחבה:0סגורה-loop SystemFeloph:1LT (שם e-skin חש את הסביבה ואת היד הרדמה מגיבה, ובמקביל לספק משוב למשתמש.המחקר המודרני עובר לקראת שילוב של אלקטרו-שן עם FLT:2neural InterfacesFLT 3 אשר שולח מידע חושי למוח ומקבל ישירות אותות חשמליים (מערכת הגנה מתקדמת) עם קודמיו של ספקטרום (FSD) יש עדיין ויזואלית) עם קידוד מתקדם של קידוד (הפרויקטים מתקדמים) עם ויזואליים).

אתגרים ומכשולים לאימוץ נרחב

אחריות ויציבות לטווח ארוך

למרות ההבטחה של חומרים ה-עצמיים, אבטיפוס אלקטרוני רבים עדיין מחלחלים לאחר אלפי מחזורים של מתיחות, לחץ ועיוותים.עבור שימוש יומיומי באסתטיקה או רובוטיקה תעשייתית, העור חייב לשרוד שנים של פעולה רציפה.חוקרים חוקרים חוקרים חוקרים חוקרים חוקרים את ה-FLT:0cross-linking פולימריםFLT:1 ו-FLT:2reinforcedusdosposites, לעתים קרובות, כדי להגביר את הטכניקות של לחות אלה.

ייצור סקאלה ועלויות

(הדפוס האלקטרוני הנוכחי) שיטות ייצור אלקטרוניות – כגון זיהום כימי, אלקטרוסנובנינג, ו הדפסה דיו-ג'ט – הן עדיין יקרות יחסית ונמוכות יחסית, כדי להביא את ה- e-Pro-to-to-roll לצריפים ולרובוטים מסחריים, יש להגדיל את הייצור כדי לייצר חומרים גדולים-areddddddds-Falgatesquarelimate, אך ורק את אותם סוגים של הדפסה סטנדרטית-F2Fal-Fate, אך הם:

מערכת אינטגרציה ועיבוד נתונים

(E-skin מייצרת כמויות עצומות של נתונים - מאותן של אלגוריתמים של חיישן קורא לשנייה מצד אחד.יש לעבד נתונים אלה בזמן אמת עם שקיפות נמוכה, לעתים קרובות על מעבד קטן מוטבע. אלגוריתמים רגישים עבור דחיסת נתונים, סינון רעש, ומיצוי תכונה הם הכרחיים יותר, הקשר בין e-skin לבין מערכת הבקרה של רובוט או פרוטטי חייב להיות עם מינימום של עיבוד מוקדם (p-p) אבל יש צורך עיבוד מוקדם יותר.

תקנות בטיחות ובטיחות

עבור יישומים רפואיים, e-skin חייב לעבור בדיקות ביו-אופטימיות קפדניות ואישור רגולטורי מגופים כמו מינהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA) הקריטריונים למכשירים רפואיים אלחוטיים להוסיף שכבה נוספת של מורכבות.בטיחות סטנדרטים גם צריך להיות מעודכן עבור רובוטים: אם מערכת אקולוגית נכשלת, כיצד IEEE מתנהג?

כיוונים עתידיים: מה הלאה עבור עור אלקטרוני?

החלטה של מילימטר וכיסוי גדול

עתיד e-skin תשיג פתרון דומה לעור האנושי - ניתן לחוש pinprick מזין שיער יחיד.חוקרים חוקרים לחקור FLT:0active-matrix ⁇ FLT:1 שבו כל חיישן פיקסל הוא באופן אישי, הרבה כמו הפיקסלים בתצוגת מסך מגע נוקשה מדי.

טביעות אצבע מלאכותיות והודעות טקסט

בהשראת רכסים על אצבעות אנושיות, כמה קבוצות מעצבים e-skin עם micro-patterns כי לחקות טביעות אצבע. ridge אלה מגבירים את הרטטים כאשר העור מחליק מעל פני השטח, ומאפשר עבור הרבה אפליה מרקם דק יותר. A מחקר באוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו השתמש דפוס פשוט מגרה על תיקון אלקטרוני כדי לזהות את ההבדל בין משי וחול בשילוב עם מכונה, כגון, יכול לזהות רק רובוטים אלקטרוניים.

מקורות אנרגיה-אוטוניים ומתחרים

החזון של e-skin כי לעולם לא צריך לטעון קרוב יותר הודות גנרטורים תלת-סגוליים (TENGs) וגמיש FLT:0 supercapacitorsFLT:1 [המכשירים האלה קציר אנרגיה מכנית תנועה - לדוגמה, התכת של מרפק פרוטטי - כדי לכפות את החיישנים ואת השידור האלחוטי. פריצת דרך אחרונה ממכון האנרגיה של בייג'ינג'ינג ונו-נו-נו-מערכת הראו יכולת של 72 מטווח חשמלי מתמשך, אפילו באמצעות הפעלה רציפה של חשמל וטמפרטורה של אנרגיה, רק עם לחץ אווירית של אנרגיה סולארית.

המונחים: Sensory Processing

במקום להסתמך רק על מעגלים דיגיטליים קונבנציונליים, החוקרים בונים את ה-FLT:0 neuromorphicearFLT:1 e-skin המחקה את התקשורת המבוססת על הספייק של עצבים ביולוגיים.עיגולים אלה משתמשים memristors ו- spiking נוירונים כדי לעבד מידע tactile באפקט אנרגיה, אירוע, לדוגמה, נוירופילרפיק-קיפין שפותחו ב-שלב מהיר יותר של לחץ אנושי, מאפשר גישה מהירה יותר, כדי ליצור תגובה מהירה יותר של לחץ אנושי.

שיקולים אתיים וסוציאליים

פרטיות ואבטחת נתונים

מכשירים E-skin אשר מזרימים באופן רציף נתונים חושיים – כולל מה משתמש נוגע, כמה קשה הם ללחוץ, ואת הטמפרטורה של אובייקטים הם מטפלים - מעוררים חששות פרטיות.באסתטיקה, נתונים אלה יכולים לחשוף מידע מפורט על חיי היומיום של אדם, פעילויות ומצב הבריאות.מי הבעלים של נתונים אלה?האם ניתן ליירט או שימוש לרעה?, כפי e-skin הופך נפוץ יותר, הצפנה חזקה ו-cooked-control-cookies פרוטוקולים אלה חייבים להיות מופעלים על ידי שיתוף נתונים טכניים.

גישה בלתי נמנעת ו-Affordability

גפיים מתקדמות בעלי אסתטיקה המצוידים ב e-skin יקרים כיום – לעתים קרובות עולים עשרות אלפי דולרים.ללא כיסוי ביטוחי רחב או סובסידיות ממשלתיות, רק מיעוט של מחבלים יהיה מועיל.

זהות האדם ושיפור

מאחר שגופיים הרדמה מרוויחות תחושה טבעית, הקו בין אדם למכונה מטושטש.יש משתמשים עשויים לבחור להגדיל את הגוף שלהם עם e-skin מעבר למה שנדרש מבחינה רפואית, למשל להרגיש רטטים או לתפוס חום אינפרא אדום.זה מעלה שאלות על שיפור אנושי, זהות ומוגבלות - האם אנחנו לתקן ליקוי או יצירת יכולות על-אנושיות?ההשפעה הפסיכולוגית של "הרגשה" באמצעות עור סינתטי היא תחום של דיאלוג מתמשך, עם ראיות בעלות על-עצמית, אשר משפיעות משמעותית על הגוף.

מסקנה: עתיד טקטי

עור אלקטרוני עשה מעבר יוצא דופן מסקרנות מעבדה לטכנולוגיה עם השלכות מעשיות עמוקות.באמצעות שילוב של חומרים גמישים, ננו-מבנה, פולימרים עצמיים, תקשורת אלחוטית, ואינטליגנציה מלאכותית, e-skin מספק כעת רובוטים ומכשירים טטטיים עם ניסיון חושי עשיר כי מקבילים קשר אנושי הדוק.היכולת להרגיש לחץ, מרקם, טמפרטורה, ואפילו כאב משנה כיצד אינטראקציה עם העולם ומדמים את האיברים המלאכותיים שלהם.

למרות אתגרים עמידות, ייצור, עלות ואבטחת נתונים נשארים, קצב החדשנות אינו מראה סימנים של מגמת אטה.ההתקדמות – כגון עיבוד נוירו-מורפי, קצירת אנרגיה, וחישה רב-ממדית – דוחף את הגבולות של מה שניתן.כפי שמחקר ממשיך ושיתוף פעולה בין התעשייה, האקדמיה וגופים רגולטוריים מחזקים, אנו יכולים לצפות שהעור יהיה סטנדרטי בתכונות רובוטיות מתקדמות ומודרניות יותר, כלומר, כלומר, לא ניתן להבטיח כי הוא מסוגלות יותר ויותר, לא פחות ויותר, אלא ליצור למערכות טכנולוגיות מתקדמות יותר ויותר, ולא יותר, אלא גם כן, אלא גם כן, הן מבטיחות יותר ויותר, אלא גם לגבי יכולת טכנולוגית מתקדמת יותר, כך, ולא יותר ויותר, אלא אם כן, כך בטוחה יותר, כך, כך, כך, כך, כך, כך, הוא מסוגלות יותר ויותר, כך, כך, כך, כך, כך שגורמת לתחזקות יותר ויותר, כך שגורמת לתחזקות יותר ויותר, כך שגורמת לתחזקות יותר ויותר, כך שגורמת לתחזקות יותר ויותר, כך שגורמת לתחזקות יותר ויותר, כך שגורמת לתחזקות יותר ויותר, כך שגורמת לתחזקות, כך שגורמת לתחזקות יותר ויותר, כך שגורמת לחשיבה טכנית,

(ב) [ה]: [ה] [ה]]: [ה] [ה] [ה] [ה]]: [ה] [ה] [ה]] [ה]][ה]]]] [הטבע]: "העור האלקטרון [העור] של עור פשטני ליראות" (ב"ח':5]