06/04/2022
Door Ad Spijkers
De gevoelige vingertop kan robots helpen behendiger te worden en de prestaties van prothetische handen te verbeteren.
Machines kunnen de beste schaker ter wereld verslaan, maar ze kunnen een schaakstuk niet zo goed oppakken als een kind. Dit gebrek aan behendigheid komt deels doordat kunstmatige grijpers de fijne tactiele zin van de menselijke vingertop missen. Deze wordt gebruikt om onze handen te geleiden terwijl we objecten oppakken en hanteren.
Tastzin
Onderzoek aan de University of Bristol geeft een diepgaande vergelijking van een kunstmatige vingertop met neurale opnamen van de menselijke tastzin. Hun werk helpt te ontdekken hoe de complexe interne structuur van de menselijke huid de menselijke tastzin creëert. Het is een doorbraak op het gebied van zachte robotica. Het kunnen 3D-printen van de tactiele huid kan robots creëren die handiger zijn of de prestaties van prothetische handen aanzienlijk verbeteren door ze een ingebouwd tastgevoel te geven.
De onderzoekers creëerden het tastgevoel in de kunstmatige vingertop met behulp van een 3D-geprint gaas van speldachtige papillen aan de onderkant van de meegevende huid. Deze bootsen de dermale papillen na die worden gevonden tussen de buitenste epidermale en binnenste dermale lagen van de menselijke tactiele huid . De papillen zijn gemaakt op 3D-printers die zachte en harde materialen kunnen combineren om ingewikkelde structuren te creëren zoals die in de biologie voorkomen.
Zenuwopnames
De wetenschappers ontdekten dat de 3D-geprinte tactiele vingertop kunstmatige zenuwsignalen kan produceren die lijken op opnames van echte, tactiele neuronen. Ze hebben de 3D-geprinte kunstmatige vingertop daarop getest omdat deze dezelfde geribbelde vormen 'voelde'. Ze ontdekten een verrassend goede overeenkomst met de neurale gegevens.
De kunstmatige zenuwopnames van de 3D-geprinte vingertop leken erg op de echte opnames van meer dan veertig jaar geleden. Die opnames zijn erg complex met heuvels en dalen over randen en richels, en de onderzoekers zagen hetzelfde patroon in hun kunstmatige tactiele gegevens.
Hoewel het onderzoek een opmerkelijk nauwe overeenkomst vond tussen de kunstmatige vingertop en menselijke zenuwsignalen, was het niet zo gevoelig voor fijne details. De onderzoekers vermoeden dat dit komt omdat de 3D-geprinte huid dikker is dan de echte huid. Ze onderzoeken nu hoe structuren 3D geprint kunnen worden op microscopisch kleine schaal van de menselijke huid. Het doel is om kunstmatige huid zo goed – of zelfs beter – te maken dan echte huid.
Foto: Prof. Nathan Lepora, University of Bristol