O echipă de oameni de știință a dezvoltat o „piele” robotică ieftină, durabilă și extrem de sensibilă, care poate fi aplicată pe mâinile roboților ca o mănușă, permițându-le să perceapă mediul înconjurător într-un mod similar cu cel uman. Inovația vine de la cercetători de la Universitatea Cambridge și University College London (UCL).
Noua ”piele” este flexibilă și ușor de fabricat. Poate fi topită și modelată în forme complexe, ceea ce o face versatilă pentru diverse aplicații. Această tehnologie poate detecta și interpreta o varietate de stimuli fizici, ajutând roboții să interacționeze cu lumea fizică într-un mod mai natural, potrivit Science Daily.
Spre deosebire de alte soluții de simț tactil robotic, ce folosesc senzori distribuiți în zone mici și necesită senzori diferiți pentru fiecare tip de stimul, această piele întreagă este ea însăși un senzor, apropiindu-se mai mult de felul în care funcționează pielea umană.
Deși nu este la fel de sensibilă ca pielea umană, noua piele robotică poate detecta semnale prin peste 860.000 de canale microscopice, permițând recunoașterea diverselor tipuri de atingere și presiune: o bătaie cu degetul, suprafețe fierbinți sau reci, tăieturi sau înțepături, sau mai multe puncte de contact simultane – toate în cadrul aceluiași material.
Cercetătorii au combinat teste fizice cu tehnici de învățare automată, pentru a „învăța” pielea care dintre aceste semnale sunt cele mai relevante, astfel încât să recunoască mai eficient diferite forme de contact.
Pe lângă utilizările viitoare evidente în robotica umanoidă sau în protezarea umană – unde simțul tactil este crucial – cercetătorii spun că această piele ar putea fi folosită și în industrii precum auto sau în intervenții de urgență.
Cum funcționează pielea electronică?
Pielea electronică transformă informații fizice – precum presiunea sau temperatura – în semnale electrice. De obicei, sunt necesari senzori diferiți pentru fiecare tip de stimul (presiune, căldură etc.), ceea ce complică designul și fabricarea materialelor. În plus, semnalele emise pot interfera între ele, iar materialele sunt adesea fragile.
„Folosirea mai multor senzori pentru diferite tipuri de atingere duce la materiale greu de produs,” explică Dr. David Hardman, autor principal din cadrul Departamentului de Inginerie al Universității Cambridge.
„Am vrut o soluție care să poată detecta mai multe tipuri de atingere simultan, dar într-un singur material.”
„Totodată, aveam nevoie de un material ieftin și durabil, pentru a fi folosit pe scară largă,” adaugă Dr. Thomas George Thuruthel de la UCL.
Tehnologia din spatele pielii: gelatină conductivă și inteligență artificială
Soluția găsită: senzori multi-modali, care reacționează diferit în funcție de tipul de atingere. Deși separarea semnalelor este o provocare, astfel de materiale sunt mai ușor de fabricat și mai rezistente.
Cercetătorii au topit un hidrogel elastic și conductiv pe bază de gelatină, pe care l-au turnat în forma unei mâini umane. Au testat mai multe configurații de electrozi pentru a stabili care oferă cele mai utile date. Cu doar 32 de electrozi plasați la încheietură, au reușit să colecteze peste 1,7 milioane de date, datorită canalelor microscopice din materialul conductiv.
Pielea a fost apoi supusă la teste de atingere: a fost încălzită cu un pistol termic, apăsată de degete umane și un braț robotic, atinsă ușor sau chiar tăiată cu un bisturiu. Datele obținute au fost folosite pentru a antrena un model de inteligență artificială care să „înțeleagă” tipurile de atingere.
„Reușim să extragem o cantitate enormă de informație – materialul poate înregistra mii de măsurători într-un timp foarte scurt,” a spus Hardman, cercetător postdoctoral în laboratorul profesorului Fumiya Iida.
„Nu suntem încă la nivelul pielii umane, dar credem că aceasta este cea mai avansată piele robotică disponibilă în prezent,” a adăugat Thuruthel. „Metoda noastră este flexibilă, mai simplu de construit decât senzorii tradiționali și poate fi calibrată cu atingerea umană pentru diverse sarcini.”
Ce urmează
Cercetătorii intenționează să îmbunătățească durabilitatea pielii electronice și să efectueze teste în scenarii reale cu roboți.
Studiul a fost publicat în Science Robotics și a fost susținut de Samsung Global Research Outreach Program, Royal Society și Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), parte a UK Research and Innovation (UKRI).
Profesorul Fumiya Iida este membru al Corpus Christi College, Cambridge.
Ştiri video recomandate
