ロボットや人工義肢のための驚異的な触感覚

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2019/7/18 シンガポール国立大学 (NUS)

 (Exceptional sense of touch for robots, prosthetics)

・ NUS が、10,000 以上のアレイサイズであっても非常に低い読み出し待ち時間で触感情報を同時伝送可能な神経模倣アーキテクチャ、Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES) を開発、ロボットや人工装具に、人間の皮膚同等以上の触感を与える。

・ 新技術による電子スキン向け神経システムは、非常に高い応答性と損傷に対する堅牢性を有し、電子スキンとして効率的に機能するために、あらゆる種類のセンサースキン層にも対合可能。

・ ロボットが人間と交流するためには、電子スキンに人間の皮膚感覚同等の触感を与える高感度な神経システムが必要だが、現状では未だ開発途上。NUS ではこの課題に 10 年以上取り組んできた。

・ 人間の感覚神経系からヒントを得て NUS が 1 年半以上かけて開発した、ACES 電子神経システムは、人間同等の信号を検知するが、人間の皮膚上の神経束とは異なり、単一の電気伝導体を介して接続された複数のセンサーのネットワークで構成。また、配線システムが相互に接続されているので、損傷に敏感でスケールアップが難しい既存の電子スキンとも異なる。人間の感覚神経系機能は非常に効率的であり、損傷にも強いので、この生物学的なシステムを模倣して改善できれば、ロボットの電子スキンの性能に多大なる進歩が見込める。

・ ACES は、人間の感覚神経系の 1,000 倍以上の速さで触覚を検出可能。例えば、複数のセンサー間での物理的な接触の違いを 60 ナノ秒以内で見分けられる。これは電子スキン開発史上初の技術。また、対象物の形状やテキスチャ、硬さなどを 10 ミリ秒以内に正確に識別できる。

・ ACES のプラットフォームは、物理的損傷に対して高い堅牢性を有し、これは物体との接触を繰り返す電子スキンには重要なポイント。ACES の全てのセンサーは、各センサーの独立した動作に対応した共通の電気導体に接続が可能なので、この接続ひとつで電子スキンは機能を継続でき、損傷に対する脆弱性も減少。

・ ACES の配線系統はシンプルで、センサー数が増加しても応答性は抜群。ロボット、人工装具やその他のヒューマンマシンインターフェース等の AI アプリケーションに対応するインテリジェントな電子スキンのスケールアップが可能で、より広範囲を網羅。ACES はあらゆるセンサースキン層と対合可能。例えば最近同研究室では、透明で伸縮性があり、防水機能をもつセンサースキン層と対合させて、人間の自己修復機能をもつ電子スキンを作製、義肢などの開発への活用が期待できる。

・ 本技術を活用した潜在的なその他のアプリケーションには、災害復旧作業や倉庫での包装作業など、よりインテリジェントなロボットが含まれる。今後は、ACES プラットフォームをさらに高度なロボットや人工装具に応用することを目指す。

URL: http://news.nus.edu.sg/research/exceptional-touch-robots-prosthetics

(関連情報)

Science Robotics 掲載論文(アブストラクトのみ:全文は有料)

A neuro-inspired artificial peripheral nervous system for scalable electronic skins

URL: https://robotics.sciencemag.org/content/4/32/eaax2198

<NEDO海外技術情報より>

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