Kembridžo universiteto ir Londono universiteto universiteto mokslininkų komanda sukūrė labai reaguojančią sintetinę odą, skirtą padėti robotams pajusti savo aplinką taip, kad artimai imituotų žmonių prisilietimus. Ši vystymasis skirtas viena didžiausių robotikos kliūčių: mašinų nesugebėjimas iš tikrųjų „jaustis“.
Nors tokios įmonės kaip „Boston Dynamics“ padarė įspūdingą humanoidinės robotikos pažangą, jų kūryba negali patirti ir interpretuoti fizinių pojūčių taip, kaip tai daro žmonės. Ankstesni bandymai aprūpinti robotus jutikliniu jutikliu buvo įdiegtas jutiklių diegimas, kad būtų galima nustatyti slėgį, šilumą, šaltį ar skausmą. Tačiau šie sprendimai dažnai yra netikslūs ir gali aptikti vienos rūšies sensaciją vienu metu.
Naujai išsivysčiusi oda tai keičia. Pagaminta iš vieno tipo hidrogelio, oda gali aptikti kelis dirgiklius, tokius kaip liesti, slėgis, šiluma ir šaltis – visa tai toje pačioje medžiagoje. Tyrėjai metė hidrogelį į rankos formą ir pritvirtino jį kaip pirštinę ant robotikos. Tai leido robotui geriau pajusti savo aplinką ir tiksliau reaguoti į skirtingas kontaktų formas. Nors ši technologija vis dar yra ankstyvoje stadijoje, tyrėjai mano, kad ji gali būti naudinga gerinant robotų veiklą gamyklose, pavojingose darbo zonose ar net reagavimo į nelaimes pastangas. Jų išvados neseniai buvo paskelbtos žurnale Mokslo robotika.
Ankstesni bandymai sintetinės odos technologijos
Sintetinė robotų oda nėra visiškai nauja koncepcija. Tyrėjai su juo eksperimentavo bent jau nuo 2016 m., Padėdami mažus jutiklius į robotų pirštų galiukus ir rankas, kad nustatytų tekstūrą ir formą. Tačiau šioms sąrankoms reikėjo atskirų jutiklių kiekvienam įvesties tipui, kuris apsunkino sistemą. Pavyzdžiui, aptikus šilumą ir slėgį, reiškiantį naudojant kelių tipų jutiklius, kiekvienas suderintas su tam tikro tipo jutimu. Šie komponentai gali trukdyti vienas kitam, sukeldami netikslius rodmenis arba tai, ką mokslininkai vadina „kryžminiu pokalbiu“. Šis trukdys sumažina sistemos efektyvumą ir netgi gali sugadinti jutiklius. Bandymas supakuoti daugiau jutiklių į mažas robotų kūno dalis, tokias kaip ranka, taip pat padidina klaidų tikimybę ir daro dizainą sudėtingesnį.
Robotinės odos kūrimas ir bandymai
Norėdami tai išspręsti, tyrėjai norėjo sukurti vieną medžiagą, galinčią pasiimti įvairių tipų fizinį įvestį, nereikalaudami kelių jutiklių. Jie sukūrė minkštą, ištemptą ir elektriškai laidų hidrogelį-vandenį turinčią medžiagą, kuri išlaiko drėgmę išlaikant jos struktūrą, kuri fizinius dirgiklius paverčia skaitmeniniais signalais, kuriuos galima apdoroti kompiuteriu. Ši hidrogelio pagrindu pagaminta oda yra įterpta 860 000 atskirų kelių, skirtų aptikti ir atskirti kontaktų tipus. Testuojant, komanda atskleidė odą įvairių tipų stimuliacijomis, kad būtų galima sureguliuoti jos jautrumą.
Jie taip pat išbandė, kaip oda veiks po to, kai bus išlydyta ir pakeista. Pertvarkydama jį į žmogaus rankos formą, komanda padėjo ją ant roboto rankos ir nustatė, kad ji vis dar veikia efektyviai. Net tada, kai pakliuvusi ar lengvai paliesta, oda galėjo atskirti skirtingus slėgio lygius. Atlikdami vieną bandymą, jie atidengė ranką į šilumos pūtimą, kad iš dalies ją ištirptų, tada supjaustė ją skalpeliu. Nepaisant šių streso testų, robotų ranka vis tiek galėjo „jaustis“ ir reaguoti į skirtingas įvestis, naudodama tą pačią odą, nepasikliaudama atskirais jutikliais.
Vienas iš tyrėjų Thomas George’as Thuruthelis teigė, kad nors technologija dar nepasiekė tokio paties lygio kaip žmogaus oda, ji yra labiau pažengusi nei bet kuri kita šiuo metu turima sistema. Jis pabrėžė dizaino lankstumą ir paprastumą, palyginti su senesniais jutikliais pagrįstais metodais, sakydamas, kad jį lengviau sukurti ir labiau pritaikyti įvairiems naudojimams, susijusiems su žmogaus panašiu prisilietimu.
Dabartiniai iššūkiai
Nepaisant pažado, sintetinė oda nėra tobula. Tai vis dar neatitinka tikros žmogaus odos jautrumo ir reagavimo. Sistema gali aplenkti tradicinius daugia jutiklių dizainus, tačiau jos našumas dar nėra idealus visais naudojimo atvejais. Ši technologija vis dar yra patikslinta, ir kiekvienai programai gali prireikti pasirinktinio kalibravimo, kad būtų galima optimaliai veikti.
Be to, kadangi tai yra naujos rūšies medžiaga, vis dar tiriama jos ilgalaikis patvarumas ir efektyvumas realaus pasaulio aplinkoje. Vis dėlto tyrėjai mano, kad šis proveržis turi praktinį potencialą. Tai rodo, kad roboto išorinę odą galima pakeisti, pakartotinai naudoti ir išlikti funkcionali. Tai reiškia, kad roboto kūno dalys gali būti padengtos šia oda ir vis tiek aptikti prisilietimus, kurie gali būti kritiški gamyklose, statybinėse vietose ar kitose žmogaus robotų bendrose erdvėse. Mašinos, glaudžiai bendradarbiaujančios su žmonėmis, turi atpažinti, jei jie sugriebia ką nors karšto ar trapaus. Turėdami tokią reaguojančią, į žmogų panašią odą, robotai gali pagaliau tai padaryti patikimai.
