Roboty dostaną skórę podobną do ludzkiej. I poczują ból
Brytyjscy naukowcy opracowali "czującą" skórę dla maszyn. Skóra powstała z hydrożelu i elektrod, a jej możliwości mogą zrewolucjonizować robotykę, protetykę i automatykę przemysłową.
Od dekad naukowcy marzą o stworzeniu robota, który potrafiłby czuć - nie tylko "wiedzieć", że coś trzyma, ale naprawdę to poczuć. Choć osiągnięto ogromne postępy w budowie zwinnych, precyzyjnych maszyn, ich zdolność do odczuwania dotyku pozostaje prymitywna - w wielu maszynach po prostu nie istnieje.
W przeciwieństwie do ludzkiej skóry, która reaguje na nacisk, temperaturę, ból czy delikatne muśnięcie, większość współczesnych rozwiązań technologicznych polega na montowaniu osobnych czujników - jedne mierzą siłę nacisku, inne temperaturę, jeszcze inne uszkodzenia. Te skomplikowane, kosztowne i zawodne rozwiązania mają jednak szansę zostać zastąpionymi przez wynalazek brytyjskich naukowców.
Syntetyczna skóra, która działa jak ludzka
Naukowcy z Uniwersytetu Cambridge i University College London właśnie zaprezentowali zupełnie nowe podejście: elastyczną, niedrogą i wysoce czułą "skórę" dla robotów, którą można założyć jak rękawiczkę. Cała powierzchnia tej syntetycznej skóry jest jednym wielkim czujnikiem, a zasady jej działania zostały wyjaśnione na łamach czasopisma Science Robotics.
Zespół pod kierownictwem dr Davida Hardmana z Cambridge oraz dr Thomasa George’a Thuruthela z UCL opracował nowatorski materiał przypominający żel, który przewodzi prąd i może być formowany w dowolne kształty - np. dłoń. W odróżnieniu od dotychczas stosowanych rozwiązań, gdzie różne typy czujników trzeba było wbudować punktowo w różne miejsca dłoni, nowa skóra rozpoznaje wszystko na raz: siłę nacisku, temperaturę, wiele punktów kontaktu, a nawet cięcie skalpelem.
Materiał stworzony przez naukowców zawiera ponad 860 000 mikroskopijnych ścieżek przewodzących. Gdy dochodzi do kontaktu - ciepłego, zimnego, lekkiego, gwałtownego - skóra wytwarza sygnały elektryczne, które trafiają do zestawu 32 elektrod umieszczonych przy nadgarstku. Dzięki licznym "maleńkim ścieżkom w materiale przewodzącym" badaczom z tego punktu na nadgarstku udało się zebrać 1,7 miliona informacji na temat różnych form dotyku.
Maszyna zrozumie człowieka jedynie poprzez naukę od niego
Aby skóra mogła "zrozumieć", co oznaczają poszczególne bodźce, naukowcy zastosowali sztuczną inteligencję. Testując materiał na różne sposoby - od dmuchania gorącym powietrzem, przez lekkie dotknięcia, aż po cięcie - zespół zebrał dane, które posłużyły do trenowania modelu uczenia maszynowego. Dzięki temu skóra nie tylko rejestruje dotyk, ale też interpretuje, co się właściwie dzieje i jak maszyna powinna reagować na bodźce. Na przykład strumień gorącej wody przy dłuższym niż kilka sekund kontakcie powoduje ból, dlatego sztuczna inteligencja podpowiada robotowi, że maszyna powinna szybko odsunąć rękę od strumienia.
Choć wynalazek nie dorównuje jeszcze ludzkiej skórze pod względem precyzji, to - jak twierdzą sami autorzy - przewyższa wszystko, co obecnie oferuje rynek. Dodatkowo, dzięki prostocie konstrukcji i niskiemu kosztowi, może być w przyszłości stosowany na szeroką skalę. Nie tylko w robotach humanoidalnych czy protezach, ale także np. w robotach ratowniczych, które działają w niebezpiecznych warunkach.
Chcieliśmy czegoś prostego, taniego i wytrzymałego. I udało się. Stworzyliśmy materiał, który nie tylko działa, ale który można formować jak plastelinę, a następnie nauczyć rozpoznawania świata za pomocą dotyku
Prace nad udoskonaleniem skóry trwają. Kolejnym krokiem będzie poprawa jej trwałości i testy w prawdziwych scenariuszach. Naukowcy chcą udoskonalić projekt tak, by reagujące na bodźce skóra ułatwiła manipulowanie delikatnymi przedmiotami lub poruszanie się w trudnym terenie.
Więcej na temat robotów:
