Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Dankzij de Koreaanse onderzoeker Sungwoo Chun krijgen robots en protheses misschien een huid die net zo gevoelig is als de onze.
Kan een robot voelen? En hebben mensen met een prothese gevoel? Je staat er niet snel bij stil, maar tastzin is essentieel om ons mens te voelen. Een robot moet berekenen of hij te veel kracht zet om een ei vast te pakken; wij voelen het aan de druk op onze vingers. Wie kunstmatige tastzin kan bouwen, brengt betere protheses én gevoeligere robots dichterbij.
In vakblad Nature Electronics beschrijven de Koreaanse onderzoeker Intelligente Materialen Sungwoo Chun, aan de universiteit van Sungkyunkwan, en zijn team een mogelijke doorbraak. Hun kunsthuid voelt net als mensenhuid en kan die informatie ook overbrengen aan levende zenuwen.
Lees ook:
Druk en trillingen
Je merkt het zelf niet, maar je tastzin bestaat eigenlijk uit twee samenwerkende zintuigen. Een langzaam reagerende druksensor voor grote vervormingen, en een snelle die gevoelig is voor maximaal 500 trillingen per seconde – bijvoorbeeld als je vinger over een ruw materiaal glijdt. Samen zorgen ze dat je de vormen en textuur van materialen kunt herkennen.
Chun en collega’s wisten die twee tastfuncties als een van de eerste teams wereldwijd in één materiaal te vangen: een dunne, flexibel folie op polymeerbasis dat je makkelijk kunt verwerken. Door een combinatie van piëzoelektrische en piëzoresistieve deeltjes (die stroom afgeven of van weerstand veranderen als ze onder druk staan) is de kunsthuid gevoelig voor zowel de druk van langzame bewegingen als de vibraties van een snelle aanraking.
Dat de kunsthuid werkt, bleek uit tests met het aftasten van bijvoorbeeld stukjes stof. De kunsthuid werd daarvoor voorzien van richels zoals onze eigen vingerafdrukken omdat die de gevoeligheid vergroten, en wist de stoffen na het trainen van een deep learning-netwerk zelfs iets beter te onderscheiden dan menselijke proefpersonen dat konden.
Zenuwlink
Mooi, de Koreaanse kunsthuid kan dus voelen. Krijgt hij die informatie ook overgebracht op een werkend zenuwstelsel? In hun publicatie beschrijven de onderzoekers hoe ze hun materiaal ontwierpen om dezelfde soort signalen als echte tastsensoren af te geven. Druk wordt overgebracht als een serie elektrische pulsjes: hoe sneller achter elkaar, hoe meer druk de huid voelt. Trillingen vertaalt ons zenuwstelsel juist in de vorm van aan-uit-signalen.
De proef op de som voor de nieuwe kunsthuid was een test met een zenuw uit de achterpoot van een muis. Chun’s team wist hun kunstmatige tastsignalen zonder grote verliezen door de zenuw te seinen, en het signaal kon zelfs een muizenpootje laten schrikken. Dat is nog ver verwijderd van protheses die voelen of ze fluweel of schuurpapier aanraken, maar ooit voelt een kunstmatige huid misschien beter dan het echte werk.
Bronnen: Nature Electronics, Asia Research News
Beeld: 123RF