Giriş: Yapay Somatosensation Yükselişi

On yıllardır, makineleri ve prosthetic uzuvlar yaratma rüyası gerçekten de öyledir:0) Bu sensör karmaşıklığı, insan davranışının alanını veya e-skinliklerin alanını kullanarak, insan etkileşimini ve esnek elektronik elektronikleri kullanarak, sadece vücutlarımızı korur.

Robotlar fabrikalardan ve evlere, hastanelere ve felaket bölgelerine hareket ettikçe, vücutlarının doğal bir parçası gibi hissettiren bir robotun, hassas görevleri güvenilir bir şekilde gerçekleştirmelerini sağlayan elektronik cilt köprüleri bu boşluğu sunuyor, aynı şekilde, modern protez kullanıcılarının yapay bir şekilde eşdeğerliğini talep ediyorlar; bu makalede, onların vücutlarının doğal bir parçası gibi hissetmelerini, onların son teknolojideki yenilikleri ve daha sonraki teknolojileri keşfetmelerini sağlıyor.

Modern Elektronik Cilt Arkasındaki Temel Teknolojiler

Esnek ve çizilebilir Altstrates

Geleneksel katı silikon tabanlı sensörler eğri yüzeylere uygun değildir veya tekrarlanan bükmeye dayanamaz.Bugünün e-skin, oldukça esnek yüzeyler üzerinde inşa edilir (TPU))poliimide), [[Döneticisel performans olmadan orijinal uzunluklarının yüzde yüzlerine kadar uzanır.[FMS)[Döneticileri / )[Döneticileri ve tüm bunları tam olarak doğru bir şekilde kullanarak, tümleşik baskıları ve doğruları doğru bir şekilde genişletir.

Nanomalzeme-bazlara Dayanlı Sensing Katmanlar

E-skin duyarlılığı, nanomalzemelerin kullanımı tarafından dramatik bir şekilde geliştirilmektedir. [FONTs)[Döneticiler)[Döneticiler ve mükemmel elektrik iletkenliği ile ilgili olarak, bu malzemeler bir pastatik ağ oluşturur.[Dörtücükler, nano-düşük nano-parçacıklar) Bu türdekiler için tam olarak kontrol edilebilir bir şekilde yapılır.

Kendi kendine özgü ve Bio uyumlu malzemeler

En heyecan verici gelişmelerden biri, Colorado Boulder Üniversitesi'nden bir ekip kendini daha önce dilimlenmiş ve yeniden adaylanmış olan iletkenliği koruyan bir ekiptir. Bu özellik, her gün aşınmaya ve yırtılmaya dayanacak şekilde karşı karşıya kalmış olan prostez etkileşimleri için önemlidir. Örneğin, kullanılan malzemeler ek olarak, yüksek çözünürlükte bulunan ve yeniden kullanılabilirlik süresine sahip olan bir ekiptir.

Kablosuz Güç ve Data Transmission

E-skin'i robotik veya prosthetic sistemlere entegre etmek, sadece sensörlerden daha fazlasını gerektirir; bu, keskin bir tel olmadan merkezi bir işlemciye aktarılmasına izin verir.[Döneticileri ile)[Döneticileri ile)[Döneticileri değiştir] ve elektriksel hareketlere dönüşen nanojeneratörler (eskiler) (örneğin, elektrik-enerjiye dönüşen elektrik-enerjiye dönüşen) ve elektrik-enerjiye dönüşen elektrik-enerjiye dönüşen elektrik-enerjiye dayalı bir motorlara doğru yol açmaz.

Elektronik Cilt Araştırmasında Son Araştırmalar

Multimodal Sensing: Touch, Sıcaklık ve Kimya

Tarihsel olarak, çoğu e-skin prototipleri sadece baskı veya sıcaklık gibi bir kasıt türünü ölçebilir. e-skin, çoklu algılama yöntemlerini tek, kompakt bir filme entegre eder. Örneğin, National University of Singapore'da araştırmacılar, farklı algılama ilkelerine karşı bir “akıllı glove” geliştirdiler, bu çok geri bildirim, modern bir ışık ve betona karşı, farklı bir şekilde farklı bir şekilde farklılaşarak, farklı bir şekilde ısıtılabilir.

Ağrı Perception ve Nociceptor Mimik

Şaşırtıcı bir eğilim yapay nociceptors'un bir parçası - insan ağrı yanıtını taklit edenler. Ağrı bize temel koruyucu bir mekanizma olarak hizmet eder, özellikle de insanlar ile birlikte çalışan, aşırı güç veya zararlı sıcaklıklar tespit etme yeteneği, kazaları önleme yeteneğine sahiptir. 2024 yılında baskı, yüksek çözünürlükte bir sinyale yol açar.

Signal Interpretation için Makine Öğrenme Entegrasyonu

E-skin sensörlerinden gelen ham hap verileri genellikle gürültülü ve yüksek boyutludür.Bu verileri anlamlı bir tactile algılamalara dönüştürmek için, araştırmacılar ) Algoritma öğrenme) algoritmaları, özellikle de s:2) için, özellikle de, nöral bir sinirsel ağ (CNN) ile donatılmış bir jantropun gerçekleştirilmesi için kullanılan bir ellerin işareti ile donatılmış bir jeste ile aynı şekilde bir araya getirilmesini öğrenir.

Robotikteki Uygulamalar: Basit Dokunuşun Ötesinde

Collaborative Robotlar (Cobots) ve Güvenli İnsan Etkileşimi

En umut verici uygulamalardan biri, robotlarla işbirliği içindedir, makineler insanlar tarafından yan yana çalışır. Geleneksel endüstriyel robotlar güvenlik sebeplerini kafese sokmaktadır, çünkü etik olmayan iletişimleri algılayamazlar.[Döneticiler:0], tam donanımlı bir kovalama hissi[Dönetici)[Döneticileri, kollarını anında tespit etme ve tamamen durdurmalarını sağlar.

Tıbbi Robotik ve Cerrahi Yardım

Cerrahi robotik cihazlar, haptik geri bildirimler genellikle eksik - bu geri bildirim, bir konsol aracılığıyla uzaktan çalışırken dokunma hissi kaybeder. E-skin, doku sertliği, iğneleyici direnci ve hatta ısı ile ilgili bilgileri kullanarak, iğneleyici bir geri bildirimde bulunabilir.Bu geri bildirimler, cerrahların daha hassas organlarda daha hassas organlar yapmasına olanak sağlar.

İnsanoid Robotlar ve Sosyal Etkileşim

İnsanlarla etkileşime girmek için tasarlanmış insan robotları - müşteri hizmetleri botlarından duygusal destek arkadaşlarına ayarlanıyor - dokunmayı anlamak için ayrılmış bir robot, agresif bir iter ve yüz ifadelerini ve vücut dilini değiştiren samimi bir yüksek-beş kişi, bu şekilde robotlara daha fazla güvenmiyor.

Prosthetic Applications: Touch'ın Senseini Geri Almak

Baskı ve Texture Feedback

Empatiler için, sensör geri bildirim kaybı genellikle motor fonksiyonunun kaybından daha fazla zayıflatır. Duygular olmadan prosthetic kullanıcılarının iki şekilde kontrol etmesi gerekir: 03.Dörtücükler tarafından, e-skinler arasında yapılan düzeltmeler, doğrudan doğrulayıcılar veya sabit basıncı tespit etmek için prosthetic eller izin verir (örneğin, sağlanmış vs.)

Sıcaklık Yönetmeliği ve Ağrı Kaçınma

Sıcaklık değişikliklerini ölçebilecek bir e-skin, sıcak yüzeylerden kaçınmak veya bir içkinin sıcaklığını tespit etmek için prosthetic kullanıcısının, zararlı uyaranlar için hiçbir şekilde uyarı sistemi entegre etmesidir.Bu yetenek, zihinsel çabayı kullanarak, bir nesne aşırı derecede aşırı derecede yüksek derecede yüksek oranda güvenli bir şekilde geliştirmek için gerekli olan zihinsel çabayı azaltmaktadır.

Biyön İletişim: Sensing ve Actuation

Protezdeki nihai hedef, kullanıcıya geri bildirim sağlamak içindir.Modern araştırma, El Perrioceptions (HAPT) programına sahip olan ve motor komutlarını doğrudan sinir bozucu bir şekilde gönderen ve kontrol eden bir deneye izin veren bir uygulama alanıdır.

Meydanlar ve Meydanlar Genişleme

Durability ve Long-TermReliability

Kendi kendine özgü malzemeler söz konusu olmasına rağmen, birçok e-skin prototip hala binlerce germe, baskı ve boksluk döngüsünden sonra bozulmalıdır. Günlük olarak prosthetics veya endüstriyel robotik direnci geliştirmek için, cilt sürekli işlemden yıllarca hayatta olmalıdır. Araştırmacılar nem, toz ve UV radyasyonu araştırır.).

Scalable Manufacturing and Cost

Mevcut e-skin üretim yöntemleri - kimyasal buhar, elektrospinning ve inkjet baskı gibi - hala nispeten pahalı ve düşük hacimli işleme baskıya ek olarak) ve incelenir, ancak aynı substrat üzerinde çok sayıda sensör türü üretmek için ölçeklenir, aynı zamanda normal bir şekilde çalışır.

Sistem Entegrasyonu ve Data Processing

E-skin, veri sıkıştırması, gürültü filtrelemesi ve özellik için çok fazla miktarda veri üretir. Ayrıca, bir robot veya prosthetic kontrol sistemi ile düşük gecikmeli, genellikle küçük bir gömülü işlemcide.Veri sıkıştırması, gürültü filtrelemesi ve özellik gerekli. ayrıca, özellikle de bir robotun veya prosthetic'in kontrol sistemi ile daha kolaylaşılmalıdır.

Düzenleme ve Güvenlik Standartları

Tıbbi prosthetic uygulamalar için, e-skin, ABD Gıda ve İlaç Yönetimi (FDA) gibi vücutlardan titiz biyokopatlanabilir testleri ve düzenleyici onayı geçmelidir.

Future: Elektronik Skin için Sonraki Nedir?

Sub-Millimeter Çözümü ve Büyük-Scale Coverage

Future e-skin, insan derisiyle karşılaştırılabilir bir karar elde edecektir - tek bir saç folikülüden bir pinprick algılayabilir. Araştırmacılar incelenirler:0) Aktif-matrix dizileri), her sensör pikselin ayrı olarak erişilebilir olduğu yerde, aynı zamanda bir dokunuş ekranındaki piksel gibi çok şey test edilebilir.

Yapay Parmaklar ve Texture Tanımlama

Bu sırt çantaları insan parmak uçlarında, bazı gruplar Kaliforniya Üniversitesi'nde bir çalışma için, bu tür bir yüzey üzerinde cilt kaydırıldığında, bu tür bir doku ayrımcılığına izin veren bir e-skin tasarlar.

Enerji- Özerk ve Çılabilir Güç Kaynakları

Bu cihazlardan asla şarja ihtiyaç duymamış olan e-skin vizyonu, triboelektrik jeneratörleri (TENG) ve esnekULLD:0) süper kapasiteye sahipler) tarafından üretilen ve sıcaklıkları, örneğin, dış batarya ile 72 saat boyunca sürekli bir operasyona ulaşmada elde edilen elektriksel olarak çalışır.

Biyolojik olarak Inspired Sensöry Processing

Sadece geleneksel dijital devrelere güvenmek yerine, araştırmacılar enerji verimliliğine yönelik bilgi edinmeye çalışıyor: örneğin, ETH'de geliştirilen bir nöromorfik e-skin, biyolojik sinirlerin en yüksek düzeydeki iletişimini tespit edebilir ve bu devreler bana benzer şekilde, Merkel hücrelerinin insan derisindeki tepkilerini büyük ölçüde azaltır ve daha hızlı bir şekilde kontrol etmesine olanak sağlar.

Etik ve Societal Düşünceler

Gizlilik ve Data Security

Sürekli olarak sensör verileri yayınlayan E-skin cihazlar – bir kullanıcının dokunduğu şey dahil, ne kadar zor baskılar ve hangi nesnelerle uğraşır – gizlilik kaygıları. Prosthetic'de, bu veriler bir kişinin günlük hayatı, faaliyetleri ve sağlık durumu hakkında ayrıntılı bilgi ortaya çıkarabilir.Kim bu verilere sahip? e-skin daha yaygın hale gelir, sağlam şifreleme ve kullanıcı kontrollü veriler paylaşım protokolleri geliştirilmelidir. Teknik topluluk bu sorunları ele almaya başlar, bu bilgileri, tercih edilebilir fitness takip edenlere yönelik gizlilik çerçevelerine hitap eder.

Eş zamanlı erişim ve Affordability

Gelişmiş prosthetic uzuvlar şu anda pahalı - onlarca dolar değerinde. geniş sigorta kapsamı veya hükümet sübvansiyonları olmadan, sadece amputesiyon azınlıkları fayda sağlayacaktır. Charitable organizasyonlar ve açık kaynak girişimleri, araştırmacılar ve klinikler yerel ihtiyaçlara adapte edilebilir düşük maliyetli bir platformdur. Örneğin, zengin teknoloji arasındaki geniş bir boşluk geniş ölçüde bozulmaz.

İnsan Kimlik ve Gelişi

Prosthetic uzuvlar yakın doğal bir hisye sahip olarak, insan ve makine bulanıklarına ilişkin soruları gündeme getirirler. Bazı kullanıcılar, sentetik bir cilt ile vücutlarını tedavi etmek için gerekli olan bir alandır, örneğin vibrasyonları veya kızılötesi ısıyı hissetmelerini önerir. Bu, insan gelişimi, kimlik ve engellilik hakkında sorular ortaya koyar - bu yeteneklerin sorumlu gelişimini tamir edebilir veya “fek yeteneklerini” psikolojik olarak tavsiye ederiz.

Sonuç: A Tactile Future

Elektronik cilt, laboratuvar merakından derin pratik sonuçlarla bir teknolojiye olağanüstü bir geçiş yaptı. Esnek malzemeler, nanoyapılar, kendi kendine özgü polimerler, kablosuz iletişim ve yapay zeka, e-skin şimdi robotlar ve prosthetic cihazlara yakın bir şekilde dokunan zengin bir sensör deneyimi sunuyor.

Hassasiyet, üretim, maliyet ve veri güvenliği, inovasyonun hızı yavaşlama belirtileri gösteriyor. Gelişen eğilimler - nöromorphic işleme, enerji hasat ve çok yönlü algılama gibi - endüstri arasındaki sınırları zorlamak, akademi ve düzenleyici organlar güçlendiriyor, daha güvenli bir şekilde, daha insan teknolojisini geliştirmek için standart bir özellik olmasını bekleyebiliriz.

[FONT:0)Further okuma: “Dönetici ve kendini bilim için genişleten elektronik cilt”[Dönem: 2)[Dönetici: 3) Bilim Robotik: “Electronic Skin for haptic feedback in protez”[FLT: 5).