Naukowcy opracowali nowy rodzaj sztucznej skóry, który pozwala robotom odczuwać jednocześnie temperaturę i ciśnienie – podobnie jak ludzka skóra. Przełom może utorować drogę dla inteligentniejszych robotów, które będą wchodzić w interakcje z ludźmi i ich otoczeniem w znacznie bardziej naturalny sposób.
Badania prowadzone są przez profesora Seung Hwan Ko i jego zespół z Uniwersytetu Narodowego w Seulu w Korei Południowej, a wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Materials.
Ludzka skóra to wspaniały organ zmysłowy. Szybko rozróżnia gorące od zimnego, twarde od miękkie, gładkie i szorstkie – i łączy wszystkie informacje niemal natychmiast. Ta umiejętność pomaga nam reagować pewnie i podejmować szybkie decyzje. Zapewnienie robotom tej samej zdolności od dawna stanowi poważne wyzwanie dla badaczy.
Przeczytaj: Chcesz żyć dłużej? Naukowcy uważają, że dwie godziny treningu siłowego tygodniowo mogą wystarczyć
Większość istniejących systemów robotycznych wykorzystuje kilka różnych czujników ułożonych jeden na drugim – jeden do pomiaru ciśnienia, jeden do temperatury oraz inny do różnych typów dotyku. Choć to działa, sprawia, że urządzenie staje się grubsze, bardziej złożone, wolniejsze i trudniejsze do wyprodukowania. Może też obniżyć dokładność, gdy różne zmysły są postrzegane dokładnie w tym samym miejscu.
Jeden czujnik – dwa zmysły
Aby rozwiązać te problemy, zespół badawczy stworzył pojedynczy, ultracienki czujnik, który może przełączać się między pomiarem temperatury a ciśnienia. Zamiast wielu warstw, wszystko jest zbudowane w jednej elastycznej jednostce.
Czujnik składa się z niewielkiej sieci nanodrutów z rdzeniem srebrnym otoczonym powłoką tlenku miedzi. Specjalna konstrukcja pozwala czujnikowi przełączać się między trybami temperatury i ciśnienia nawet 16 razy na sekundę.
Ponieważ sensor jest tak cienki, reaguje bardzo szybko. Potrafi wykryć ciśnienie w mniej niż jednej mikrosekundzie – oraz zmiany temperatury w milisekundach. Ta szybka reakcja jest kluczowa dla robotów, które muszą reagować natychmiast podczas obsługi przedmiotów lub pracy z ludźmi.
Naukowcy połączyli czujnik z bezprzewodową płytką elektroniki i sztuczną inteligencją. AI nauczyła się rozpoznawać różne obiekty, analizując jednocześnie informacje o temperaturze i ciśnieniu.
Gdy AI używała tylko danych o temperaturze lub ciśnieniu, była w stanie identyfikować obiekty z około 65-procentową dokładnością. Jednak po połączeniu obu typów informacji dokładność wzrosła do 95 procent — nawet przy zmniejszonej ilości danych system utrzymywał imponujący wskaźnik dokładności przekraczający 94 procent.
Pracuje poza laboratorium
Zespół testował również technologię za pomocą czujnika wielkości opuszka palca podłączonego do urządzenia bezprzewodowego. W tym eksperymencie system zidentyfikował 20 powszechnych przedmiotów codziennych z dokładnością 83 procent – co jest wyraźnym dowodem na to, że technologia działa w rzeczywistych sytuacjach.
Następnie badacze rozszerzyli konstrukcję o większe pole sensorów, które może mierzyć zarówno ciśnienie, jak i temperaturę na powierzchni. Rozwiązanie przypomina ludzką skórę – co sugeruje, że roboty przyszłości mogą pewnego dnia mieć sztuczną skórę na dużych częściach ciała.
Od robotyki do protez
Technologia ta może mieć wiele praktycznych zastosowań poza robotyką. Może poprawić protezy, zapewniając użytkownikom lepszy zmysł dotyku. Może być także stosowany w noszonej skórze elektronicznej, miękkich robotach, robotycznych dłoniach potrafiących delikatnie chwytać delikatne przedmioty – oraz zaawansowanych interfejsach człowiek-maszyna.
Profesor Ko mówi, że to badanie jako pierwsze pokazuje, iż zarówno temperaturę, jak i ciśnienie można mierzyć w jednej ultracienkiej jednostce – bez nakładania wielu czujników. Wierzy, że technologia ta może stać się kluczowym fundamentem dla robotów przyszłości – robotów, które będą odczuwać i reagować na otoczenie niemal tak naturalnie jak ludzie.
Mała żona Hafþóra „Góry” Björnssona odpowiada na pytanie, które wszyscy jej zawsze zadają