Z tego artykułu się dowiesz:
- Na czym polega technologia robotycznej skóry?
- Dlaczego odruchowe reakcje na bodźce są istotne w interakcji robotów z ludźmi?
- W jaki sposób NRE-skin naśladuje ludzkie reakcje na bodźce fizyczne?
W miarę jak roboty opuszczają zamknięte laboratoria naukowe i wkraczają nie tylko do hal fabrycznych, ale i przestrzeni publicznych, szpitali, a wkrótce i naszych domów, kwestia bezpieczeństwa staje się priorytetem. Dotychczasowe maszyny, choć zaawansowane, bywają niezdarne w nieprzewidywalnym środowisku i nie posiadają instynktownych mechanizmów obronnych. Zmienić ma to chiński wynalazek, który pozwoli humanoidom odczuwać fizyczne bodźce zewnętrzne. I nie będzie to analiza otoczenia, wspomagana procesorem, lecz natychmiastowy odruch. Niemalże odruchowa reakcja jak u ludzi. Jak to możliwe?
Robot z „progiem bólu”
30 grudnia na łamach prestiżowego „Proceedings of the National Academy of Sciences” ukazała się publikacja chińskiego zespołu badawczego, w skład którego wchodzą m.in. Yuyu Gao i Jianpeng Zhang. Zaprezentowali oni „neuromorficzną robotyczną skórę elektroniczną”, którą nazwali NRE-skin. System ten nie służy jedynie do zbierania danych dotykowych, ale fundamentalnie zmienia sposób, w jaki maszyna wchodzi w interakcję z fizycznym światem, naśladując biologiczne mechanizmy odczuwania bólu. Kluczową innowacją jest odwzorowanie ludzkiego odruchu – w biologii, gdy dotkniemy gorącego żelazka, nerwy czuciowe wysyłają sygnał do rdzenia kręgowego, który inicjuje gwałtowny skurcz mięśni i cofnięcie ręki, a dzieje się to ułamki sekund wcześniej, zanim nasz mózg w ogóle zarejestruje uczucie bólu. I NRE-skin ma działać na identycznej zasadzie, eliminując opóźnienia wynikające z przetwarzania danych przez centralną jednostkę obliczeniową (CPU) robota. Eksperci uważają, że to kluczowy krok w stronę bezpiecznej koegzystencji maszyn i ludzi.
Czytaj więcej
Skóra, która sama leczy 90 proc. skaleczeń w ciągu zaledwie 4 godzin i całkowicie się regeneruje w ciągu 24 godzin. To nie marzenie. Naukowcy właśn...
Opracowana przez chińskich inżynierów powłoka składa się z czterowarstwowej struktury. Warstwa zewnętrzna pełni funkcję analogiczną do ludzkiego naskórka – stanowi fizyczną barierę ochronną. Pod nią ukryte są zaawansowane czujniki i obwody, które działają jak nerwy czuciowe. System funkcjonuje dwutorowo: w przypadku standardowych, nieszkodliwych interakcji, skóra przesyła do procesora dane o ciśnieniu i fakturze dotykanej powierzchni, pozwalając na precyzyjne wykonywanie zadań, jednakże sytuacja zmienia się diametralnie, gdy siła nacisku lub inny czynnik przekroczy ustalony „próg bólu”. Wówczas system generuje sygnał wysokiego napięcia, który trafia bezpośrednio do sterowników silników robota. Centralny procesor jest w tym procesie całkowicie pomijany, co pozwala na wywołanie natychmiastowego, mechanicznego odruchu cofnięcia kończyny.
Czytaj więcej
W robotyce nadciąga kolejna fala – jak twierdzą eksperci, chodzi o maszyny, które nie tylko wyglądają jak ludzie, ale także „myślą”, podejmują decy...
Magnetyczne łaty i empatyczne maszyny
Badacze podkreślają, że rozwiązanie to drastycznie zwiększa bezpieczeństwo – w testach roboty wyposażone w NRE-skin potrafiły zareagować na zagrożenie szybciej, niż byłoby to możliwe przy tradycyjnym cyklu „czujnik – procesor – decyzja – akcja”. Co więcej, skóra posiada wbudowany system autodiagnostyki i co 75-150 sekund wysyła ona impulsy elektryczne do centralnego kontrolera, potwierdzając swoją sprawność (jeśli powłoka ulegnie uszkodzeniu, impulsy ustają, a robot natychmiast otrzymuje informację o dokładnej lokalizacji „rany”).
Autorzy badania wprost wskazują, że ich projekt ma na celu znaczącą poprawę „robotycznego dotyku” oraz umożliwienie bardziej intuicyjnej interakcji na linii człowiek–maszyna Jest to niezbędne w kontekście tzw. empatycznych robotów usługowych. Placówki medyczne coraz chętniej wdrażają humanoidy do logistyki szpitalnej czy pomocy pacjentom, a trwają zaawansowane testy maszyn mających opiekować się osobami starszymi w ich prywatnych domach. W takich warunkach robot, który nie potrafi „czuć”, stanowi potencjalne zagrożenie dla otoczenia i samego siebie. Dotąd wyzwaniem była nie tylko elektronika. NRE-skin wyposażona jest w specjalne magnetyczne płatki, dzięki którym uszkodzone fragmenty skóry można zdjąć i wymienić na nowe w ciągu zaledwie kilku sekund, bez konieczności przeprowadzania skomplikowanych procedur serwisowych czy wymiany całych podzespołów. To pragmatyczne podejście może okazać się kluczowe dla komercjalizacji wynalazku Yuyu Gao i Jianpenga Zhanga. Zespół pracuje obecnie nad dalszym udoskonalaniem technologii, poprawą czułości sensorów (by system bezbłędnie radził sobie z wieloma punktami dotyku jednocześnie) oraz zdolnością do rozróżniania złożonych bodźców.
