一文看懂异步编码电子皮肤：检测速度比人类快1000倍

  ，以便快速、及时地向大脑传输周围信号进而使人体做出一定的反应。比如，当一个人被咖啡杯烫到手时，他会立马做出收回手的反应。

  从而诞生了电子皮肤，顾名思义就是对人类皮肤进行模拟甚至是还原，从而使机器人拥有像人类一样的触觉。

  通常情况下，为了模仿人类皮肤的功能和机械特性、能够像衣服一样附着在设备表面，电子皮肤多由轻薄、透明、柔软、拉伸性优良的材料制成。

  理想的电子皮肤应具有快速响应的触觉感知和反馈能力、良好的扩展性和耐用性。该项技术重点在于一种名为QCT的复合材料，由美国麻省理工学院的技术人员研发而成。

  但目前人类在这样的领域还需投入更多的资源去研发，在新加坡国立大学电气与计算机工程系、新加坡国立大学健康创新与技术研究所、N.1健康研究所任职的 Tee 助理教授表示：“人类通过触觉来完成几乎每一项日常任务，比如拿起一杯咖啡或握手。同样，机器人也需要有触觉才能更好地与人互动，但如今机器人仍旧没办法很好地感知物体。”

  不过，随着不断的深入研究和探索，人类在该领域也取得了一个又一个成果。比如在2019年7月18日研发出的异步编码电子皮肤(ACES)。

  这是一种具有更强大的人工神经系统的电子皮肤，该电子皮肤由新加坡国立大学(NUS)的一组研究人员研发，他们从人类的感觉神经系统中获得灵感，历时一年半开发出来。

  作为一种神经模拟架构，ACES可以同时传输热触觉信号，同时保持极低的延迟。即使在内部有超过10,000个传感器，也不可能影响它传输信号。

  ACES由240 个接收器（模仿皮肤受体）构成，各个接收器之间相对独立。每个接收器均由一个电阻传感器、一个微控制器和几个无源组件组成，同时利用分压器电路将电阻转换为电压值。

  其中的传感器主要由物理传感器构成，这种传感器被放置在塑料夹层中，可以识别到压力、弯曲及温度，以便于提高机器人对外界的识别能力。

  基于ACES的构造，它与传统的电子皮肤相比，最突出的优点就是超强的反应能力和抗损能力。

  由于接收器的电脉冲时序各不相同，ACES可在同一时间传输多个接收器信号，再将组合的宽脉冲信号传输至一个解码器解码。这将大幅度减少机器人从受到刺激到做出一定的反应所需的时间。

  在研发的过程中，研究者装置了多达240个人工机械感受器的原型阵列，这些感受器以1毫秒的延迟异步传输刺激信号，同时保持了小于60纳秒（1纳秒等于10亿分之一秒）的超高时间精度，这使得ACES皮肤能在10毫秒内准确识别物体的形状、质地和硬度，比眨眼的速度还要快10倍。

  可以说，ACES就是一个传感器网络，它可以像人类感觉神经系统一样检测触觉信号，但它的检测速度要比人类感觉神经系统快1000倍以上。

  ACES 的设计使其能承受高度的损伤，对于电子皮肤来说，这是一项很重要的特性，因为它们需要与环境进行频繁的物理接触。

  Tee 助理教授表示：“人类感觉神经系统非常高效，它一直在起作用，到达了一种我们大家都认为理所当然的程度。它也非常抗损伤。例如，当我们被割伤时，我们的触觉不会受一定的影响。如果我们大家可以模仿生物系统的工作方式并做得更好，那么我们就可以在主要是采用电子皮肤的机器人领域取得巨大进步。”

  因此，ACES采用的是和传统电子皮肤不一样的构造。ACES的传感器不像传统电子皮肤那样是互相连接的，而是让所有传感器都可以连接到一个共同的导体，且每个传感器独立工作。

  这样一来，只要传感器和导体之间有一个连接，ACES使能的电子皮肤就能够继续工作，从而不容易受到损伤的影响，而且还能更加进一步扩大接收器数量，实现大范围感知。

  ACES电子皮肤的架构只需要一根导电线传输信号，因其简单的布线系统和卓越的响应能力，在机器人、假肢、脑机接口、神经形态硬件等领域有无比广阔的前景。

  此外，这种电子皮肤的扩展性、柔韧性非常好，还可用于设计传感器、自修复电子皮肤等。如Tee助理教授所说：“ACES可以很容易地与任何类型的传感器皮肤层配对，例如，那些设计用来感知温度和湿度的传感器。”

  ACES是人类在电子皮肤领域取得的重要成果，为机器人行业添上了浓重的一笔。

  除了ACES，人类在电子皮肤方面也取得了很多其他的成就，比如：由橡胶和织物打造的新型电子皮肤，能够覆盖假手的指尖并且产生电脉冲，形成像痛感传递一样的感觉；还有一种结实、有弹性、灵敏度较高的人造皮肤，可以自修复5000多次。

  在不久的未来，随着研究人员的不断深入，相信会有更加类似于人类皮肤的电子皮肤出现。

  届时，电子皮肤的应用就不会局限于此，更多的可能用于智能机器人、医学、3D打印等领域，并给这些领域带来质的改变。

  】参评“维科杯·OFweek 2024中国工业自动化与数字化行业优秀产品奖”！

  】参评“维科杯·OFweek 2024中国工业自动化与数字化行业优秀产品奖”

  本网站所刊载信息，不代表OFweek观点。刊用本站稿件，务经书面授权。没有经过授权禁止转载、摘编、复制、翻译及建立镜像，违者将依照法律来追究法律责任。

  【iEi】参评“维科杯·OFweek 2024中国工业自动化与数字化行业优秀产品奖”

  【阿普奇】参评“维科杯·OFweek 2024中国工业自动化与数字化行业优秀产品奖”

  【联通数字科技】参评“维科杯·OFweek 2024中国工业自动化与数字化行业优秀产品奖”

  【联通数字科技】参评维科杯·OFweek 2024中国工业自动化与数字化行业年度品牌影响力企业奖

  【越疆机器人】参评维科杯OFweek 2024中国工业自动化与数字化行业卓越技术创新企业奖

  【和利时】智参评维科杯OFweek 2024中国工业自动化与数字化行业优秀产品奖

  【浪潮云洲】参评维科杯OFweek 2024中国智造数字化转型先锋人物奖

  【TCL实业副总裁、格创东智CEO何军】参评“维科杯·OFweek 2024中国智造数字化转型先锋人物奖

  【浪潮云洲】参评维科杯OFweek 2024中国工业互联网年度优秀解决方案奖

  【嘉泰激光】参评“维科杯·OFweek2024中国工业自动化与数字化行业年度品牌影响力企业奖”

  【浪潮云洲】参评维科杯OFweek 2024中国工业自动化与数字化行业优秀生产性互联网企业奖

  【七通智能】参评维科杯OFweek 2024中国工业互联网年度优秀解决方案奖

上一篇: 皮肤不白会遭到人脸识别技术的 “歧视”？ 下一篇: 意大利殿堂级高级珠宝品牌布契拉提进驻京东旗下奢侈品电子商务平台TOPLIFE