یک پوست رباتیک نورومورفیک جدید، ربات های انسان نما را قادر می سازد تا درد را حس کنند، آسیب را تشخیص دهند و سریع واکنش نشان دهند.
محققان چینی یک پوست الکترونیکی رباتیک نورومورفیک ابداع کردهاند که به رباتهای انساننما این امکان را میدهد تا لمس کنند، آسیب را تشخیص دهند و به تماس مضر با حرکات سریع و رفلکسمانند الهام گرفته از سیستم عصبی انسان پاسخ دهند.
به گفته هوش مصنوعی، این توسعه 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 میفرستند و قبل از اینکه مغز بتواند درد را به طور کامل پردازش کند، باعث خروج تقریباً آنی میشود. این واکنش واکنشی یا انعکاسی به جلوگیری از آسیب جدی کمک می کند.
با این حال، روباتهای انساننما معمولاً به پردازش متمرکز متکی هستند. داده های حسگر باید به یک واحد پردازش مرکزی منتقل شود، تجزیه و تحلیل شود و سپس به دستورات حرکت تبدیل شود.
حتی تاخیرهای کوچک در این فرآیند می تواند منجر به آسیب شود، به خصوص که روبات ها به طور فزاینده ای در اطراف انسان فعالیت می کنند.
همانطور که روباتها از محیطهای صنعتی کنترلشده خارج میشوند و وارد خانهها، بیمارستانها و فضاهای عمومی میشوند، محققان بر این باورند که به روشهای غریزی بیشتری برای تعامل با محیط خود نیاز دارند.
این پوسته الکترونیکی رباتیک نورومورفیک جدید ساخته شده است تا این توانایی را به آنها بدهد.
بیشتر از لمس ساده
اکثر پوسته های روباتیک موجود به عنوان حسگر فشار عمل می کنند و تماس را بدون حس کردن شدت آن تشخیص می دهند. آنها می توانند تشخیص دهند که چیزی به ربات برخورد کرده است، اما نمی توانند تشخیص دهند 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 عصبی استفاده می کند که ورودی های لمسی را به قطارهایی 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 شبیه اپیدرم انسان عمل می کند و در زیر آن حسگرها و مدارهایی قرار دارند که مانند اعصاب حسی رفتار می کنند و دائماً فشار، نیرو و یکپارچگی ساختاری را زیر نظر دارند.
حتی زمانی که پوست لمس نمی شود، 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.
بدون فکر کردن بازتاب می کند
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، زمانی که نیرو از یک آستانه از پیش تعیین شده که نشان دهنده درد یا آسیب احتمالی است فراتر رود، سیستم به طور متفاوتی پاسخ می دهد. یک سیگنال ولتاژ بالا مستقیماً به موتورهای ربات ارسال می شود و پردازنده مرکزی را دور می زند و باعث ایجاد یک رفلکس فوری مانند کشیدن بازو و دست می شود.
به گفته محققان، پوست الکترونیکی رباتیک نورومورفیک ما دارای معماری سلسله مراتبی الهام گرفته از عصبی است که حس 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 بهبود می بخشد.
این پوست برای تعویض سریع نیز طراحی شده است. پوست متشکل از قطعات مغناطیسی و مدولار است که میتوان آنها را به سرعت جدا کرد و جایگزین کرد و به بخشهای آسیبدیده اجازه میدهد در عرض چند ثانیه ترمیم شوند و نیازی به تعمیرات گسترده و زمانبر نباشد.
بر اساس گزارش مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم چین، تیم تحقیقاتی اکنون در تلاش است تا حساسیت سیستم را بهبود بخشد تا بتواند چندین نقطه لمس همزمان را به دقت پردازش کند، یک نیاز کلیدی برای روباتهایی که در محیطهای پیچیده و غیرقابل پیشبینی انسانی کار میکنند.
