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“软触觉逻辑”技术在整个可拉伸材料中分配决策

2020-01-13 12:06:29    来源:    我来说两句()
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 受章鱼启发,研究人员开发了一种无需任何集中处理即可感知,计算和响应的结构-创建的设备既不是机器人,也不是计算机,但具有两者的特征。这项新技术有望在从软机器人到修复设备的各种应用中使用。

“我们将其称为“软触觉逻辑”,并开发了一系列原型,展示了其在物料级别(传感器接收输入的位置)上做出决策的能力,而不是依赖于基于半导体的集中式逻辑系统, ”北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程专业的美国铝业公司化学与生物工程学教授迈克尔•迪基(Michael Dickey)说。

“我们的方法受到章鱼的启发,章鱼具有集中的大脑,但整个手臂也具有重要的神经元结构。这增加了手臂可以根据感觉输入做出'决策'的可能性,而无需来自大脑的直接指示。”

软触觉逻辑原型的核心是一个通用结构:在不同温度下会变色的颜料,混合成柔软可拉伸的有机硅形式。这种有色有机硅包含的通道充满了在室温下呈液态的金属,有效地形成了柔软的钢丝神经系统。

挤压或拉伸有机硅会使液态金属变形,从而增加其电阻,并在电流通过时升高其温度。较高的温度会触发周围温度敏感染料的颜色变化。换句话说,整个结构具有感测触摸和应变的可调装置。

研究人员还开发了软触觉逻辑原型,其中相同的动作(通过触摸使液态金属变形)将电能重新分配到网络的其他部分,从而导致材料改变颜色,激活电动机或打开灯。一处触摸有机硅会产生与两处触摸不同的响应。以这种方式,系统响应于触摸执行简单的逻辑。

迪基说:“这是一个概念证明,它展示了一种新的思维方式,可以思考如何将决策制定到软材料中。”

“有些生物可以在不依赖刚性集中处理器的情况下做出决定。模仿这种范例,我们展示了使用完全软材料的基于材料的分布式逻辑。”

研究人员目前正在探索方法,以受生物系统中复杂的传感器和执行器的启发,制作更复杂的软电路。

论文“通过神经支配的软热致变色弹性体的材料触觉逻辑”发表在《自然通讯》杂志上。

该论文的第一作者是杨进,他是北卡罗来纳州立大学的前访问学者,前博士学位。江南大学学生。该论文的共同通讯作者是江南大学的葛明桥。该论文是由林一良和原博士Ishan Joshipura共同撰写的。NC State的学生;NC State的客座教授Abolfazi Kiani也在伊斯法罕大学任教。

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