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人工皮膚、ロボットに温度と圧力の同時感知を付与

韓国ソウル国立大学工学部のコ・ソンファン教授ら研究チームは、2025年に学術誌Nature Materialsで、人間のような同時温度・圧力感知機能を実現する新世代の人工皮膚マルチモーダル触覚センサーを開発したと発表した。従来、複数のセンサーや積層構造を用いていた複合刺激検出技術の課題を解決し、単一薄膜デバイスで熱・機械刺激をリアルタイムに分離・処理する手法を確立した。 同デバイスの中核は銀コアと酸化銅シェルからなるナノワイヤーネットワークであり、単位構造内で熱感知モードと機械感知モードを毎秒16回切替可能である。この単層設計により、機械刺激への応答はサブマイクロ秒級、熱刺激はミリ秒級という人間皮膚並みの高速応答を実現した。得られた交差信号を人工知能が学習・処理することで、物体分類精度は単一モード時の約65%から95%へと大幅に向上し、データ削減時も94.53%の高精度を維持した。さらに、指先に装着したワイヤレス測定ボードとの実証実験では、日常の20種類の物体認識で83%の精度を達成した。 同チームはまた、温度と圧力の分布を空間的に計測するマルチアレイプラットフォームも構築し、単一センサーから本格的な人工皮膚システムへのスケーラビリティを実証した。この技術は、環境に応じて視覚・触覚・判断を行う次世代フィジカルAIの実現に不可欠な基盤となる。コ教授は、複数センサーの積層を不要とし、システム簡素化と高分解能検出を両立する同技術が、義肢、ウェアラブル電子皮膚、ソフトロボット、人間−機械インターフェースなどの分野で核心的な役割を果たすと期待を表明した。

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