پوست رباتیک نورومورفیک جدید رباتهای انساننما را قادر میسازد تا درد را حس کنند، آسیب را تشخیص دهند و سریع واکنش نشان دهند.
محققان در چین یک پوست الکترونیکی رباتیک نورومورفیک ساخته اند که به ربات های انسان نما اجازه می دهد لمس کنند، آسیب را تشخیص دهند و به تماس مضر با حرکات سریع و رفلکس مانند الهام گرفته از سیستم عصبی انسان پاسخ دهند.
این پیشرفت در هوش مصنوعی یک محدودیت طولانی مدت در رباتیک را برطرف می کند. هنگامی که شخصی چیزی داغ یا تیز و خطرناک را لمس میکند، اعصاب حسی سیگنالهایی را مستقیماً به نخاع میفرستد و باعث خروج تقریباً فوری میشود در حالی که مغز نمیتواند به طور کامل درد را پردازش کند. این پاسخ واکنشی یا بازتابی به جلوگیری از آسیب جدی کمک می کند.
با این حال، ربات های انسان نما اغلب به پردازش متمرکز متکی هستند. داده های حسگر باید به یک واحد پردازش مرکزی منتقل شوند، تجزیه و تحلیل شوند و سپس به دستورات حرکتی تبدیل شوند.
حتی تاخیرهای کوچک در این فرآیند می تواند باعث آسیب شود، به خصوص که روبات ها به طور فزاینده ای در اطراف انسان فعالیت می کنند.
با حرکت روباتها از محیطهای صنعتی کنترلشده به خانهها، بیمارستانها و فضاهای عمومی، محققان بر این باورند که به روشهای غریزیتری برای تعامل با محیطشان نیاز دارند.
این پوست الکترونیکی رباتیک نورومورفیک به تازگی توسعه یافته است تا این توانایی را به آنها بدهد.
بیشتر از یک لمس ساده
بیشتر پوششهای روباتیک فعلی به عنوان حسگر فشار عمل میکنند و تماس را بدون حس کردن شدت آن تشخیص میدهند. آنها می توانند تشخیص دهند که چیزی به ربات برخورد می کند، اما نمی توانند تعیین کنند که آیا این تعامل به طور بالقوه مضر است یا خیر.
پوست الکترونیکی رباتیک نورومورفیک یا پوست NRE با تقلید از روشی که پوست بیولوژیکی اطلاعات حسی را پردازش می کند، فراتر می رود.
پوست از معماری سلسله مراتبی الهام گرفته از عصب استفاده می کند که ورودی لمسی را به دنباله هایی از پالس های الکتریکی شبیه سیگنال های منتقل شده توسط اعصاب انسان تبدیل می کند.
این پوست از چهار لایه تشکیل شده است. بیرونی ترین لایه به عنوان یک سطح محافظ مشابه اپیدرم انسان عمل می کند و در زیر آن حسگرها و مدارهایی قرار دارند که مانند اعصاب حسی عمل می کنند و دائماً فشار، نیرو و یکپارچگی ساختاری را زیر نظر دارند.
حتی زمانی که پوست دست نخورده باقی می ماند، پالس های الکتریکی دوره ای را به CPU ربات ارسال می کند که نشان می دهد سیستم به طور عادی کار می کند.
اگر پوست بریده یا آسیب ببیند، این پالسها متوقف میشوند و به ربات اجازه میدهند آسیب را شناسایی و مکانیابی کند.
رفلکس بدون فکر کردن
هنگامی که تماس رخ می دهد، پوست جرقه های الکتریکی تولید می کند که اطلاعات مربوط به فشار اعمال شده را رمزگذاری می کند. در شرایط عادی، این سیگنال ها برای تفسیر به CPU هدایت می شوند.
با این حال، هنگامی که نیرو از آستانه از پیش تعیین شده ای که نشان دهنده درد یا آسیب احتمالی است، فراتر می رود، سیستم واکنش متفاوتی نشان می دهد. یک سیگنال ولتاژ بالا مستقیماً به موتورهای ربات ارسال می شود و پردازنده مرکزی را دور می زند و یک رفلکس فوری مانند کشیدن بازو و دست ایجاد می کند.
به گفته محققان، پوست الکترونیکی رباتیک نورومورفیک ما دارای معماری سلسله مراتبی الهام گرفته از عصب است که درک لمسی با وضوح بالا، تشخیص درد و آسیب فعال با رفلکس های موضعی و ترمیم سریع مدولار را امکان پذیر می کند. این طراحی به طور قابل توجهی لمس رباتیک، ایمنی و تعامل بصری انسان و ربات را برای روبات های خدمات همدل افزایش می دهد.
این پوشش همچنین برای تعویض سریع طراحی شده است. پوست از قطعات مغناطیسی و مدولار تشکیل شده است که می توان آنها را به سرعت جدا کرد و جایگزین کرد و به بخش های آسیب دیده اجازه می دهد در چند ثانیه ترمیم شوند و نیازی به تعمیرات گسترده و وقت گیر را از بین ببرند.
بر اساس گزارش مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم چین، تیم تحقیقاتی در تلاش است تا حساسیت سیستم را افزایش دهد تا بتواند به طور دقیق چندین نقطه تماس همزمان را کنترل کند، یک نیاز کلیدی برای روباتهایی که در محیطهای پیچیده و غیرقابل پیشبینی انسانی کار میکنند.