Kina razvija neuromorfnu e-kožu koja omogućava humanoidnim robotima da osjete bol i da reaguju

Ovaj projekt je fokusiran na dugogodišnje ograničenje u robotici. Kada ljudi dodirnu nešto opasno vruće ili oštro, senzorni nervi šalju signale direktno u kičmenu moždinu, izazivajući gotovo trenutno povlačenje prije nego što mozak u potpunosti obradi bol. Tako ovaj refleksni odgovor pomaže u sprečavanju ozbiljnih povreda.

Međutim, humanoidni roboti se obično oslanjaju na centralizovanu obradu. Podaci senzora moraju se prenijeti u centralnu procesorsku jedinicu, analizirati, a zatim pretvoriti u motorne komande. Čak i mala kašnjenja u ovom procesu mogu rezultirati oštećenjem, posebno jer roboti sve više rade oko ljudi.

Kako se roboti sele iz kontrolisanih industrijskih okruženja u domove, bolnice i javne prostore, istraživači tvrde da im je potrebno više instinktivnih načina za interakciju sa svojim okruženjem. Novorazvijena neuromorfna robotska e-koža dizajnirana je da mašinama pruži tu mogućnost.

Većina postojećih robotskih koža funkcionišu kao senzori pritiska, detektirajući kontakt bez razumijevanja njegove ozbiljnosti. One mogu registrovati da je nešto dodirnulo robota, ali ne mogu utvrditi je li interakcija potencijalno štetna. Međutim, neuromorfna robotska e-koža, ili NRE-koža, ide dalje oponašajući način na koji biološka koža obrađuje senzorne informacije. Koristi hijerarhijsku, neuronskim sistemom inspirisanu arhitekturu, koja pretvara taktilne ulaze u električne impulsne nizove slične signalima koje prenose ljudski živci.

Koža je izgrađena od četiri sloja, a njen najudaljeniji sloj djeluje kao zaštitna površina slična ljudskoj epidermi. Ispod njega nalaze se senzori i sklopovi koji se ponašaju poput senzornih živaca, stalno prateći pritisak, silu i strukturni integritet.

Čak i kada je netaknuta, koža šalje periodične električne impulse centralnom procesoru robota, signalizirajući da sistem normalno funkcionira. Ako je koža posječena ili oštećena, ovi impulsi prestaju, omogućavajući robotu da otkrije povredu i identifikuje njenu lokaciju.

Kada dođe do kontakta, koža generiše električne šiljke koji kodiraju informacije o primijenjenom pritisku. U normalnim uslovima, ovi signali se usmjeravaju do centralnog procesora radi interpretacije. Međutim, kada sila pređe unaprijed postavljeni prag koji ukazuje na potencijalnu bol ili oštećenje, sistem reaguje drugačije. Signal visokog napona se šalje direktno motorima robota, zaobilazeći centralni procesor i pokrećući trenutni refleks, poput povlačenja ruke.

"Naša neuromorfna robotska e-koža ima hijerarhijsku, neuronski inspirisanu arhitekturu koja omogućava osjetljivost na dodir visoke rezolucije, aktivno otkrivanje bola i povreda lokalnim refleksima i modularnu brzu popravku. Ovaj dizajn značajno poboljšava robotski dodir, sigurnost i intuitivnu interakciju čovjeka i robota za empatične servisne robote", napisali su istraživači.

Koža je također dizajnirana za brzo održavanje. Sastoji se od magnetnih, modularnih zakrpa koje se mogu brzo odvojiti i zamijeniti, što omogućava popravku oštećenih dijelova u sekundama, umjesto da zahtijeva opsežno servisiranje.

Istraživački tim sada radi na poboljšanju osjetljivosti sistema kako bi mogao precizno obrađivati ​​više istovremenih tačaka dodira, što je ključni zahtjev za robote koji rade u složenim, nepredvidivim ljudskim okruženjima.