《電子技術(shù)應(yīng)用》
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人造神經(jīng)系統(tǒng)為假肢與機(jī)器人提供皮膚觸感

2018-06-05

  美國斯坦福大學(xué)和韓國首爾國立大學(xué)研究人員開發(fā)了一種人造感覺神經(jīng)系統(tǒng),可以激活蟑螂的抽搐反射,還能識別盲文字母。相關(guān)文章發(fā)表在近日的《科學(xué)》雜志上,這項為假肢創(chuàng)造人造皮膚的工作,是恢復(fù)截肢者感覺的第一步,也許有一天可以為機(jī)器人提供一些反射能力。

  該成果模仿了皮膚如何伸展、修復(fù)自身的過程,它像智能感官網(wǎng)絡(luò)一樣,不僅知道如何將愉快的感覺傳遞給大腦,還知道什么時候命令肌肉做出反射性的及時決定。斯坦福大學(xué)化學(xué)工程教授、論文資深作者之一鮑哲南說,皮膚是一個復(fù)雜的傳感、信號和決策系統(tǒng),人造感覺神經(jīng)系統(tǒng)是為各種應(yīng)用創(chuàng)造類似皮膚感覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵步驟。

  這篇論文描述的人造感覺神經(jīng)回路,可以嵌入未來用于神經(jīng)假體裝置和軟體機(jī)器人的類皮膚覆蓋物中。其集成了重要的三個組件——觸摸傳感器能夠檢測到很小的外部壓力;靈活的電子神經(jīng)元可以發(fā)射信號;人造突觸晶體管能感覺信號刺激。其中,生物突觸可以傳遞信號,并可以存儲信息以做出簡單決定,突觸晶體管在人造神經(jīng)電路中執(zhí)行這些功能。

  小組成員測試了系統(tǒng)產(chǎn)生反射和觸覺的能力。在一次測試中,他們將人造神經(jīng)連接到蟑螂腿上,并對觸摸傳感器施加微小的壓力增量。電子神經(jīng)元將傳感器信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,并通過突觸晶體管將其傳遞出去,讓蟑螂腿隨著觸摸傳感器上壓力增大或減小而或多或少地劇烈抽動。在另一項測試中,這種人造神經(jīng)還能夠區(qū)分盲文字母。


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