Yapay Sinir Sistemi İle Protez Cihazlar ve Robotlarda Dokunma Hissi Sağlanabilecek

Somatosensoriyel sistemdeki dağılmış reseptör ağı, nöronlar ve sinapslar, kompleks dokunsal bilgileri verimli bir şekilde işler. Stanford ve Seul Ulusal Üniversitesi araştırmacıları, bir hamamböceğindeki seğirme refleksini harekete geçirebilen ve Braille alfabesindeki harfleri tanıyan bir yapay duyusal sinir sistemi geliştirdiler. Araştırmacılar, bir duyusal sinirin işlevlerini taklit etmek için esnek organik elektronikler kullandılar. Nöro-protez cihazlar ve yumuşak robotikler için gelecekteki cilt benzeri bir kaplamanın içine yerleştirilebilecek yapay bir duyu sinir devresi yaptılar.

Bu ilkel yapay sinir devresi üç bileşeni birleştiriyor. Birincisini, minik kuvvetleri bile algılayabilen bir dokunma sensörü oluşturuyor. Bu sensör, esnek bir elektronik nöron olan ikinci bileşen üzerinden sinyaller gönderiyor. Dokunma sensörü ve elektronik nöron, daha önce Bao laboratuarı tarafından rapor edilen icatların geliştirilmiş sürümleridir. Bu bileşenlerden duyusal sinyaller, insan sinapslarından sonra modellenen yapay bir sinaptik transistör olan üçüncü bileşeni uyarıyor.

Braille Alfabesini "Hissedebilen Dokunuşlar

Yapay afferent sinir, basınç sensör kümelerinden basınç verilerini (1 ila 80 kilopaskal) topluyor, basınç bilgilerini halka osilatörlerini kullanarak aksiyon potansiyellerine dönüştürüyor (0 ila 100 hertz) ve çoklu halka osilatörlerinden gelen aksiyon potansiyellerini sinaptik transistör ile birleştiriyor. Biyomimetik hiyerarşik yapılar, bir nesnenin hareketini algılayabiliyor, eşzamanlı basınç girişlerini birleştirebiliyor ve Braille karakterlerini ayırt edebiliyor.

Araştırmacılar, sistemin hem refleksleri hem de duyuları paylaşma kabiliyetini test ettiler. Yapay sinirleri bir hamamböceği bacağıyla bağladılar ve dokunma sensörlerine küçük basınç artışları uyguladılar. Elektronik nöron, sensör sinyalini dijital sinyallere dönüştürdü ve bunları sinaptik transistörden geçirerek, dokunma sensöründeki basınç arttığında veya azaldığında bacağın daha fazla veya daha az güçlü titremesine neden oldu. Ayrıca yapay sinirin çeşitli dokunma duyularını algılayabildiğini de gösterdiler. Yapay sinir Braille harflerini ayırt edebildi. Daha sonra, sensörün üzerinde farklı yönlerde bir silindir yuvarladılar ve hareketin yönünü doğru bir şekilde tespit ettiler.

Bao'nun yüksek lisans öğrencileri Yeongin Kim ve Alex Chortos, artı Lee'nin kendi laboratuvarından bir araştırmacı olan Wentao Xu, bileşenleri fonksiyonel yapay duyusal sinir sistemine entegre etmede de önemli rol oynadılar. Araştırmacılar şimdi robotları kaplamak için düşük güçlü, yapay sensör ağları oluşturmayı hedefliyorlar.