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研究前沿:丰田-电子皮肤-网络架构 | Nature Communications

今日新材料  · 公众号  ·  · 2025-02-01 00:00

正文

对于机器人外部的电子皮肤来说,容错性是必不可少的。尽管基于材料的方法研究了针对轻微损伤的自修复电子蒙皮,但严重损伤(如严重割伤)需要重新建立通信路径,传统上使用高功能微处理器传感器节点执行。然而,这种方法成本高,增加了延迟,并提高了功耗,限制了大型细微感知模拟传感器阵列的可扩展性。

近日,日本丰田中央研究所(Toyota Central R&D Labs Inc)提出了具有广泛传感器阵列的电子皮肤网络架构,从而使机器人感知环境并与人类有效互动。

这一系统的特点是,传感器节点仅由几十个逻辑电路组成,自主重建读取路径。这些节点可以适应传感器网络内,因断开和重新连接引起的拓扑变化。测试证实,在1kHz采样速率时,快速读取时间仅为几微秒,功耗为1.88μW/节点。这一进步极大地提升了机器人与人类的协作潜力。

Self-rerouting sensor network for electronic skin resilient to severe damage.

电子皮肤抗严重损伤的自重路由传感器网络。


图1:自主可重路由传感器网络的概念图。

图2:利用顺序信号传播的串行传感器网络。

图3:重路由操作的概念图。

图4:路由单元的设计和操作。

图5:原型小规模网络。

图6: 4×4网格传感器网络的装配演示。







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