Robotische huid ontwikkeld die druk, temperatuur en pijn kan detecteren

▲ De huid is gemaakt van een flexibel, goedkoop gelmateriaal en transformeert het hele oppervlak van een robothand in een slimme sensor. Foto met dank aan de Universiteit van Cambridge

Europa Press

La Jornada krant, woensdag 18 juni 2025, p. 6

Madrid. Een revolutionaire robothuid brengt machines dichter bij een menselijke aanraking, doordat hij druk, temperatuur, pijn kan detecteren en zelfs meerdere contactpunten tegelijk kan onderscheiden.

Deze skin is gemaakt van flexibel en kosteneffectief gelmateriaal en transformeert het volledige oppervlak van een robothand in een responsief en intelligent apparaat, in tegenstelling tot traditionele robothuiden die afhankelijk zijn van een combinatie van verschillende sensoren.

Bovendien kan het als een handschoen aan robotarmen worden toegevoegd, waardoor robots op een vergelijkbare manier als mensen informatie over hun omgeving kunnen detecteren, meldt Cambridge.

Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge en University College London (UCL) hebben deze flexibele, geleidende huid ontwikkeld die eenvoudig te produceren is en in een breed scala aan complexe vormen gegoten en gevormd kan worden. Deze technologie detecteert en verwerkt verschillende fysieke signalen, waardoor robots op zinvollere manieren met de fysieke wereld kunnen communiceren.

In tegenstelling tot andere robotachtige aanraakoplossingen, die doorgaans werken met sensoren die in kleine oppervlakken zijn verwerkt, is de elektronische huid die onderzoekers van Cambridge en UCL hebben ontwikkeld volledig een sensor. Hierdoor komt de huid dichter bij ons eigen sensorische systeem.

Hoewel de robothuid niet zo gevoelig is als de menselijke huid, kan deze signalen opvangen van meer dan 860.000 kleine paden in het materiaal. Hierdoor kan het verschillende soorten aanraking en druk herkennen, zoals de aanraking van een vinger, een warm of koud oppervlak, schade door snijwonden of prikken, of gelijktijdig contact van meerdere punten op hetzelfde materiaal.

Onderzoekers combineerden fysieke testen en machine learning-technieken om de robothuid te helpen leren welke paden het belangrijkst zijn, zodat deze verschillende soorten contact efficiënter kan detecteren.

Naast mogelijke toekomstige toepassingen voor humanoïde robots of menselijke protheses, waarbij de tastzin essentieel is, zeggen de onderzoekers dat robothuid nuttig zou kunnen zijn in uiteenlopende sectoren, zoals de auto-industrie en rampenbestrijding. De resultaten werden gepubliceerd in het tijdschrift Science Robotics .

Hoe het werkt

Elektronische skins werken door fysieke informatie, zoals druk of temperatuur, om te zetten in elektronische signalen. Meestal zijn verschillende soorten sensoren nodig voor verschillende soorten aanraking: één voor drukdetectie, een andere voor temperatuur, enz. Deze sensoren worden vervolgens geïntegreerd in zachte, flexibele materialen. De signalen van deze sensoren kunnen elkaar echter verstoren en de materialen raken gemakkelijk beschadigd.

Het gebruik van verschillende sensoren voor verschillende soorten aanraking resulteert in complexe materialen om te produceren , aldus hoofdauteur David Hardman van de faculteit Ingenieurswetenschappen van Cambridge. We wilden een oplossing ontwikkelen die meerdere soorten aanraking tegelijk kon detecteren, maar dan met één materiaal .

Tegelijkertijd hebben we iets nodig dat goedkoop en duurzaam is, geschikt voor breed gebruik , legt medeauteur Thomas George Thuruthel van UCL uit.

Hun oplossing maakt gebruik van een type sensor dat verschillend reageert op verschillende soorten aanraking, ook wel multimodale detectie genoemd. Hoewel het lastig is om de oorzaak van elk signaal te identificeren, zijn sensormaterialen eenvoudiger te produceren en robuuster.

De onderzoekers goten een zachte, rekbare en elektrisch geleidende gelatineachtige hydrogel en vormden deze in de vorm van een menselijke hand. Ze testten verschillende elektrodeconfiguraties om te bepalen welke de meest bruikbare informatie opleverden over verschillende soorten aanraking. Met slechts 32 elektroden op de pols konden ze dankzij de minuscule paden in het geleidende materiaal meer dan 1,7 miljoen datapunten van de hele hand verzamelen.

De huid werd vervolgens getest met verschillende soorten aanraking: de onderzoekers stelden de huid bloot aan een hittepistool, drukten erop met hun vingers en een robotarm, raakten hem zachtjes aan met hun vingers en openden hem zelfs met een scalpel. Het team gebruikte de tijdens deze tests verzamelde gegevens om een ​​machine learning-model te trainen waarmee de hand de betekenis van verschillende soorten aanrakingen zou kunnen herkennen.

We kunnen een enorme hoeveelheid informatie uit deze materialen halen; ze kunnen duizenden metingen in een mum van tijd uitvoeren , aldus Hardman, postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van professor Fumiya Iida en medeauteur van de studie. Ze meten veel verschillende elementen tegelijk, over een groot oppervlak .

We zijn nog niet op het niveau dat robothuid net zo goed is als menselijke huid, maar we geloven dat het beter is dan alles wat momenteel beschikbaar is , aldus Thuruthel. Onze methode is flexibel en gemakkelijker te bouwen dan traditionele sensoren, en we kunnen hem met behulp van menselijke aanraking kalibreren voor diverse taken .

In de toekomst hopen onderzoekers de duurzaamheid van de elektronische huid te verbeteren en verdere tests uit te voeren met echte robottaken.

Latijnse pers

La Jornada krant, woensdag 18 juni 2025, p. 6

Washington. In een onderzoek dat de gehele oceaan besloeg, ontdekten onderzoekers van de Universiteit van Miami honderden gigantische virussen die voorheen onbekend waren bij de wetenschap.

Bij het onderzoek werd gebruikgemaakt van speciaal ontwikkelde software om het genoom van microben in zeewatermonsters te identificeren, waaronder 230 nog niet onderzochte reuzenvirussen, zo meldt Nature npj Viruses .

Voor deskundigen is het identificeren van deze virussen van cruciaal belang voor hun begrip van het leven in de oceaan, en met name de overleving van mariene organismen die protisten worden genoemd, zoals algen, amoeben en flagellaten.

Volgens viroloog Mohammad Moniruzzaman kunnen we door een beter begrip van de diversiteit en de rol van gigantische virussen in de oceaan en de manier waarop ze interacteren met algen en andere microben in de oceaan, schadelijke algenbloei voorspellen en mogelijk bestrijden. Algenbloei vormt namelijk een risico voor de gezondheid van de mens .

Dankzij de snelle vooruitgang in genomische databases, analytische hulpmiddelen en softwareprogramma's zoals die welke in dit onderzoek worden gebruikt, is het proces van het ontdekken van gigantische virussen nu veel eenvoudiger dan voorheen. Hierdoor krijgen wetenschappers meer inzicht in hoe deze virussen zich gedragen en verspreiden.

Reuzenvirussen veroorzaken bijvoorbeeld vaak de dood van fytoplankton, de kleine fotosynthetische organismen die veel voorkomen in oceanen, meren en rivieren.

Deze organismen zijn van cruciaal belang voor het leven in zee en voor de voedselketens. Bovendien produceren ze enorme hoeveelheden zuurstof op het land. Een beter begrip van de virussen die hen aanvallen, kan daarom bijdragen aan beschermingsmaatregelen.

Naast de 230 nieuw ontdekte reuzenvirussen identificeerde de studie ook 569 nieuwe functionele eiwitten, waaronder negen die betrokken zijn bij fotosynthese.

Alles wijst erop dat virussen in sommige gevallen de fotosynthetische functies van hun gastheer kunnen overnemen om zo de energie te verkrijgen die ze nodig hebben om te overleven.

De onderzoekers slaagden erin de gigantische virussen die ze ontdekten in twee bestaande virale ordes te classificeren: Imitervirales en Algavirales .

Deze groepen gebruiken verschillende infectiestrategieën, waarbij de Imitervirales genetisch het meest complex zijn. Dit wijst op een flexibelere levensstrategie, waardoor het virus mogelijk in een grotere verscheidenheid aan gastheren kan overleven.