Ученые разрабатывают чувствительную кожу для роботов

Роботы скоро будут способны чувствовать тепло или мягкое прикосновение к их поверхности. Исследователи Технического Университета Мюнхена работают сейчас над производством маленьких шестиугольных пластин из металла, которые при соединении должны сформировать чувствительную кожу для "умных машин".

Это поможет роботам не только лучше ориентироваться в их средах, но также впервые оснастит машины способностью восприятия. Одна рука робота была уже частично оснащена сенсорами, и в испытаниях было доказано, что концепция работает в действительности.

Наша кожа является коммуникативным чудом: нервы сообщают о температуре, давлении, определяют степень силы и вибрации – от малейшего потока воздуха до болезненных касаний. В то же самое время кожа является органом, который отгораживает нас от нашей среды обитания и делает различие между средой и организмом. Ученые в TUM теперь разрабатывают искусственную кожу для роботов с аналогичной целью: обеспечить робота важной тактильной информацией и таким образом дополнить его восприятием сформированным глазами – камерами с инфракрасным излучением и сжимающимися руками.

Подобно человеческой коже, чувствительность искусственной кожи, сможет, например, привести к спонтанному отступлению (когда на робота будет падать какой-либо объект) или способствовать тому, что машина будет использовать впервые свои глаза для поиска источника контакта.

Такое поведение особенно важное для роботов, помогающих людям, которые путешествуют в постоянно меняющихся средах. Глазами робота, это просто обычная квартира, в которой вещи часто меняют местоположение, перемещаются люди и домашние животные. "В контрасте с тактильной информацией предусмотренной кожей, значение зрения ограничено, поскольку объекты могут быть спрятаны" – объяснил Филипп Миттендорфер (Philip Mittendorfer), ученый, который занимается разработкой искусственной кожи в Институте Умных Систем в Техническом Университете Мюнхена.

Основной продукт новой оболочки робота – это 5 квадратных сантиметров шестиугольной пластины или плата цепи. Каждая небольшая плата цепи содержит четыре инфракрасных сенсора, которые обнаруживают все, что находится ближе, чем 1 сантиметр. "Мы, таким образом, имитируем легкое прикосновение" – пояснил Миттендофер. "Это похоже на осторожное поглаживание тонких волосков на нашей коже".

Есть также шесть температурных сенсоров и акселерометр. Это позволяет машине точно регистрировать перемещение собственных конечностей, например, своих рук, и таким образом, узнавать какие части тела она только что переместила. "Мы пытаемся упаковывать множество различных сенсорных моделей в минимальные пространства" – объяснили инженера. "Кроме того, станет легко расширить плату цепи, чтобы позже включать другие сенсоры, например, давление".

Пластина за пластиной, платы устанавливаются вместе, формируя планарную структуру подобную сотам, которую будет носить робот. Для машины, чтобы иметь способность обнаружения, сигналы из сенсоров должны быть обработаны центральным компьютером. Это позволяет каждому сенсорному модулю не только передавать свою собственную информацию, а также служить в качестве узла данных для других сенсорных элементов. Это случается автоматически, гарантируя, что эти сигналы могут пойти альтернативными путями, если со связью возникнут какие-то неполадки.

К настоящему времени завершена работа только над небольшой частью кожи. Эти 15 сенсоров, тем не менее, по одному в каждом сегменте длинной руки, уже показывают, что этот принцип работает. Рука начинает реагировать уже на легкий хлопок или удар. "Мы закроем кожу и сгенерируем прототип, который полностью будет заполнен этими сенсорами и сможет взаимодействовать по-новому в своей среде" – заявил научный руководитель Миттендорфера, профессор Гордон Ченг (Gordon Cheng). Ченг пояснил, что это будет " машина, которая почувствует, когда Вы похлопаете ее по плечу ... даже в темноте".

Новаторские аспекты понятия не заканчиваются своим сенсорным совершенством. Помимо этого, эти машины когда-нибудь будут обладать нашими фундаментальными нейробиологическими способностями и смогут формировать самомнение. Итак, система устройства робота стала на шаг ближе к человеческой.

Оригинал (на англ. языке): Physorg Перевод: М. Гончар

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов