Dieser bionische Finger verwendet Berührungen, um in menschliches Gewebe, Elektronik, zu „sehen“.
Dieser bionische Finger verwendet Berührungen, um in menschliches Gewebe, Elektronik, zu „sehen“.
Vergrößern / Wissenschaftler haben einen intelligenten bionischen Finger gebaut, der den taktilen Wahrnehmungsmechanismus eines menschlichen Fingers nachahmt.
Y. Li et al., 2023
Die menschliche Fingerkuppe ist ein äußerst sensibles Instrument, um Objekte in unserer Umgebung über den Tastsinn wahrzunehmen. Ein Team chinesischer Wissenschaftler hat den zugrunde liegenden Wahrnehmungsmechanismus nachgeahmt, um einen bionischen Finger mit einem integrierten taktilen Feedback-System zu schaffen, das in der Lage ist, komplexe Objekte zu stechen, um Details unter der Oberflächenschicht abzubilden, so ein kürzlich in der Zeitschrift Cell Reports Physical Science veröffentlichter Artikel /p>
"Wir haben uns von menschlichen Fingern inspirieren lassen, die die sensibelste taktile Wahrnehmung haben, die wir kennen", sagte Co-Autorin Jianyi Luo von der Wuyi-Universität. „Wenn wir zum Beispiel unseren eigenen Körper mit unseren Fingern berühren, können wir nicht nur die Struktur unserer Haut spüren, sondern auch die Umrisse des darunter liegenden Knochens. menschlicher Körper und flexible Elektronik.“
Den Autoren zufolge konnten zuvor entwickelte künstliche Berührungssensoren nur äußere Formen, Oberflächentexturen und Härten erkennen und unterscheiden. Sie sind jedoch nicht in der Lage, unterirdische Informationen über diese Materialien zu entdecken. Dies erfordert in der Regel optische Technologien wie zum Beispiel Computertomographie, PET, Ultraschalltomographie (bei der die Außenseite eines Materials abgetastet wird, um ein Bild seiner inneren Struktur zu rekonstruieren) oder MRT. Aber all diese Methoden haben auch Nachteile. In ähnlicher Weise wird die optische Profilometrie häufig zum Messen von Profilen und Oberflächenbeschaffenheit verwendet, funktioniert jedoch nur bei transparenten Materialien.
Wenn wir etwas mit unseren Fingern berühren, erfährt die Haut eine mechanische Verformung wie Kompression oder Dehnung, die das Senden elektrischer Impulse durch Mechanorezeptoren auslöst. Diese Impulse wandern durch das zentrale Nervensystem zum somatosensorischen Kortex des Gehirns. Das Gehirn integriert diese elektrischen Impulse, um Eigenschaften des Objekts zu identifizieren, das wir berühren. Dieses taktile Feedback ermöglicht es uns, die Form, Oberflächenbeschaffenheit, Steifheit oder Weichheit eines Materials zu erkennen.
Der bionische Finger bildet einen starren Buchstaben A ab, der mit weichem Silikon überzogen ist. Quelle: Y. Li et al., 2023
Der intelligente bionische Finger ahmt dieses Feedback-System nach. Ein oben auf dem Finger montierter Metallzylinder dient als Kontaktspitze, während Kohlefaserbalken als taktile Mechanorezeptoren (die Sensoreinheit) dienen. Diese sind mit einem Signalverarbeitungsmodul verbunden. Der Finger "streicht" über die Oberfläche des Zielobjekts, indem er periodisch Druck ausübt, ähnlich einem Schlag oder einem Stoß. Dadurch werden die Kohlenstofffasern komprimiert und der Grad der Kompression des Materials gibt Aufschluss über seine relative Steifigkeit oder Weichheit. Diese Informationen werden dann zusammen mit dem Ort, an dem sie auf der Oberfläche aufgezeichnet wurden, an einen Computer gesendet, der die Daten in eine 3D-Karte übersetzt.
Die Autoren haben ihren bionischen Finger an verschiedenen komplexen Objekten auf die Probe gestellt. Beispielsweise testeten sie die Fähigkeit des Fingers, einen starren Buchstaben „A“ direkt unter einer Schicht aus flexiblem Silikon (siehe Video oben) sowie andere abstrakte Formen zu erkennen und zu verfolgen. Die Finger konnten sogar den Unterschied zwischen den harten und weichen Innenmaterialien und der weichen Silikon-Außenbeschichtung erkennen.
Sie erstellten auch ein 3D-gedrucktes physikalisches Modell für menschliches Gewebe aus drei Schichten aus hartem Polymer (für das „Skelett“) und einer äußeren weichen Silikonschicht (für die „Muskeln“). Der bionische Finger scannte und reproduzierte erfolgreich ein 3D-Profil der Gewebestruktur des Modells, einschließlich der Position eines „Blutgefäßes“ unter der „Muskelschicht“.
Schließlich testeten die Autoren den bionischen Finger an einem fehlerhaften elektronischen Gerät und erstellten erfolgreich eine Karte der inneren Zusammensetzung...
Vergrößern / Wissenschaftler haben einen intelligenten bionischen Finger gebaut, der den taktilen Wahrnehmungsmechanismus eines menschlichen Fingers nachahmt.
Y. Li et al., 2023
Die menschliche Fingerkuppe ist ein äußerst sensibles Instrument, um Objekte in unserer Umgebung über den Tastsinn wahrzunehmen. Ein Team chinesischer Wissenschaftler hat den zugrunde liegenden Wahrnehmungsmechanismus nachgeahmt, um einen bionischen Finger mit einem integrierten taktilen Feedback-System zu schaffen, das in der Lage ist, komplexe Objekte zu stechen, um Details unter der Oberflächenschicht abzubilden, so ein kürzlich in der Zeitschrift Cell Reports Physical Science veröffentlichter Artikel /p>
"Wir haben uns von menschlichen Fingern inspirieren lassen, die die sensibelste taktile Wahrnehmung haben, die wir kennen", sagte Co-Autorin Jianyi Luo von der Wuyi-Universität. „Wenn wir zum Beispiel unseren eigenen Körper mit unseren Fingern berühren, können wir nicht nur die Struktur unserer Haut spüren, sondern auch die Umrisse des darunter liegenden Knochens. menschlicher Körper und flexible Elektronik.“
Den Autoren zufolge konnten zuvor entwickelte künstliche Berührungssensoren nur äußere Formen, Oberflächentexturen und Härten erkennen und unterscheiden. Sie sind jedoch nicht in der Lage, unterirdische Informationen über diese Materialien zu entdecken. Dies erfordert in der Regel optische Technologien wie zum Beispiel Computertomographie, PET, Ultraschalltomographie (bei der die Außenseite eines Materials abgetastet wird, um ein Bild seiner inneren Struktur zu rekonstruieren) oder MRT. Aber all diese Methoden haben auch Nachteile. In ähnlicher Weise wird die optische Profilometrie häufig zum Messen von Profilen und Oberflächenbeschaffenheit verwendet, funktioniert jedoch nur bei transparenten Materialien.
Wenn wir etwas mit unseren Fingern berühren, erfährt die Haut eine mechanische Verformung wie Kompression oder Dehnung, die das Senden elektrischer Impulse durch Mechanorezeptoren auslöst. Diese Impulse wandern durch das zentrale Nervensystem zum somatosensorischen Kortex des Gehirns. Das Gehirn integriert diese elektrischen Impulse, um Eigenschaften des Objekts zu identifizieren, das wir berühren. Dieses taktile Feedback ermöglicht es uns, die Form, Oberflächenbeschaffenheit, Steifheit oder Weichheit eines Materials zu erkennen.
Der bionische Finger bildet einen starren Buchstaben A ab, der mit weichem Silikon überzogen ist. Quelle: Y. Li et al., 2023
Der intelligente bionische Finger ahmt dieses Feedback-System nach. Ein oben auf dem Finger montierter Metallzylinder dient als Kontaktspitze, während Kohlefaserbalken als taktile Mechanorezeptoren (die Sensoreinheit) dienen. Diese sind mit einem Signalverarbeitungsmodul verbunden. Der Finger "streicht" über die Oberfläche des Zielobjekts, indem er periodisch Druck ausübt, ähnlich einem Schlag oder einem Stoß. Dadurch werden die Kohlenstofffasern komprimiert und der Grad der Kompression des Materials gibt Aufschluss über seine relative Steifigkeit oder Weichheit. Diese Informationen werden dann zusammen mit dem Ort, an dem sie auf der Oberfläche aufgezeichnet wurden, an einen Computer gesendet, der die Daten in eine 3D-Karte übersetzt.
Die Autoren haben ihren bionischen Finger an verschiedenen komplexen Objekten auf die Probe gestellt. Beispielsweise testeten sie die Fähigkeit des Fingers, einen starren Buchstaben „A“ direkt unter einer Schicht aus flexiblem Silikon (siehe Video oben) sowie andere abstrakte Formen zu erkennen und zu verfolgen. Die Finger konnten sogar den Unterschied zwischen den harten und weichen Innenmaterialien und der weichen Silikon-Außenbeschichtung erkennen.
Sie erstellten auch ein 3D-gedrucktes physikalisches Modell für menschliches Gewebe aus drei Schichten aus hartem Polymer (für das „Skelett“) und einer äußeren weichen Silikonschicht (für die „Muskeln“). Der bionische Finger scannte und reproduzierte erfolgreich ein 3D-Profil der Gewebestruktur des Modells, einschließlich der Position eines „Blutgefäßes“ unter der „Muskelschicht“.
Schließlich testeten die Autoren den bionischen Finger an einem fehlerhaften elektronischen Gerät und erstellten erfolgreich eine Karte der inneren Zusammensetzung...
Vergrößern / Wissenschaftler haben einen intelligenten bionischen Finger gebaut, der den taktilen Wahrnehmungsmechanismus eines menschlichen Fingers nachahmt.
Y. Li et al., 2023
