شبیه‌ترین پوست رباتیک به پوست انسان ساخته شد

به گزارش ایسنا به نقل از آی‌ای، محققان در چین یک پوست الکترونیکی رباتیک نورومورفیک ساخته‌اند که به ربات‌های انسان‌نما اجازه می‌دهد تا لمس را حس کنند، آسیب را تشخیص دهند و با حرکات سریع و رفلکس‌مانند الهام گرفته از سیستم عصبی انسان به تماس‌های مضر پاسخ دهند.

این توسعه، یک محدودیت دیرینه در رباتیک را برطرف می‌کند. هنگامی که انسان چیزی داغ یا تیز و خطرناک را لمس می‌کند، اعصاب حسی، سیگنال‌هایی را مستقیماً به نخاع ارسال می‌کنند و قبل از اینکه مغز به طور کامل درد را پردازش کند، باعث عقب‌نشینی تقریباً آنی می‌شوند. این پاسخِ واکنشی یا رفلکسی به جلوگیری از آسیب جدی کمک می‌کند.

با این حال، ربات‌های انسان‌نما معمولاً به پردازش متمرکز متکی هستند. داده‌های حسگر باید به یک واحد پردازش مرکزی منتقل شوند، تجزیه و تحلیل شوند و سپس به دستورات حرکتی تبدیل شوند.

حتی تأخیرهای کوچک در این فرآیند می‌تواند منجر به آسیب شود، به خصوص که ربات‌ها به طور فزاینده‌ای پیرامون انسان‌ها فعالیت می‌کنند.

با خروج ربات‌ها از محیط‌های صنعتی کنترل‌شده و ورود تدریجی آنها به خانه‌ها، بیمارستان‌ها و فضاهای عمومی، محققان معتقدند که آنها به روش‌های غریزی‌تری برای تعامل با محیط خود نیاز دارند.

این پوست الکترونیکی رباتیک نورومورفیک که به تازگی توسعه یافته است، به گونه‌ای طراحی شده که به آنها این قابلیت را بدهد.

چیزی فراتر از لمس ساده

اکثر پوست‌های رباتیک موجود به عنوان حسگرهای فشار عمل می‌کنند و تماس را بدون درک شدت آن تشخیص می‌دهند. آنها می‌توانند تشخیص دهند که چیزی ربات را لمس کرده است، اما نمی‌توانند تعیین کنند که آیا این تعامل بالقوه مضر است یا خیر.

پوست الکترونیکی رباتیک نورومورفیک یا پوست NRE، با تقلید از نحوه پردازش اطلاعات حسی توسط پوست بیولوژیکی، فراتر می‌رود.

این پوست از یک معماری سلسله مراتبی و الهام گرفته از عصب استفاده می‌کند که ورودی‌های لمسی را به قطارهای پالس الکتریکی مشابه با سیگنال‌های منتقل شده توسط اعصاب انسان تبدیل می‌کند.

این پوست از چهار لایه ساخته شده است. بیرونی‌ترین لایه به عنوان یک سطح محافظ مشابه اپیدرم انسان عمل می‌کند و در زیر آن حسگرها و مدارهایی وجود دارند که مانند اعصاب حسی رفتار می‌کنند و دائماً فشار، نیرو و یکپارچگی ساختاری را کنترل می‌کنند.

حتی وقتی پوست لمس نمی‌شود، پالس‌های الکتریکی دوره‌ای را به پردازنده مرکزی ربات ارسال می‌کند و نشان می‌دهد که سیستم به طور عادی کار می‌کند.

اگر پوست بریده شود یا آسیب ببیند، این پالس‌ها متوقف می‌شوند و به ربات اجازه می‌دهند آسیب را تشخیص دهد و محل آن را شناسایی کند.

رفلکس‌های بدون فکر

هنگامی که تماس رخ می‌دهد، پوست، جرقه‌های الکتریکی ایجاد می‌کند که اطلاعات مربوط به فشار اعمال شده را رمزگذاری می‌کنند. در شرایط عادی، این سیگنال‌ها برای تفسیر به پردازنده مرکزی هدایت می‌شوند.

با این حال، هنگامی که نیرو از آستانه از پیش تعیین شده که نشان دهنده درد یا آسیب احتمالی است، فراتر می‌رود، سیستم پاسخ متفاوتی می‌دهد. یک سیگنال ولتاژ بالا مستقیماً به موتورهای ربات ارسال می‌شود، پردازنده مرکزی را دور می‌زند و یک رفلکس فوری مانند کشیدن بازو و دست را ایجاد می‌کند.

محققان می‌گویند: پوست الکترونیکی رباتیک نورومورفیک ما دارای معماری سلسله مراتبی و الهام گرفته از عصب است که امکان سنجش لمسی با وضوح بالا، تشخیص فعال درد و آسیب با رفلکس‌های موضعی و ترمیم سریع ماژولار را فراهم می‌کند. این طراحی به طور قابل توجهی لمس رباتیک، ایمنی و تعامل بصری انسان و ربات را برای ربات‌های خدماتی همدل بهبود می‌بخشد.

این پوست همچنین برای تعویض سریع طراحی شده است. این پوست از تکه‌های مغناطیسی و ماژولار تشکیل شده است که می‌توانند به سرعت جدا و جایگزین شوند و به بخش‌های آسیب‌دیده اجازه می‌دهند تا در عرض چند ثانیه تعمیر شوند و دیگر نیازی به تعمیرات گسترده و وقت‌گیر نباشد.

طبق گزارش مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم چین، این تیم تحقیقاتی اکنون در تلاش است تا حساسیت این سیستم را بهبود بخشد تا بتواند چندین نقطه لمسی همزمان را به طور دقیق پردازش کند که یک نیاز کلیدی برای ربات‌هایی است که در محیط‌های پیچیده و غیر قابل پیش‌بینی انسانی فعالیت می‌کنند.