Αυτό το ρομποτικό δέρμα δίνει ανθρώπινη αίσθηση αφής στα ρομπότ! [Video]

Μια σημαντική καινοτομία στον τομέα της ρομποτικής έρχεται από την ερευνητική συνεργασία του University of Cambridge και του University College London (UCL). Οι επιστήμονες των δύο πανεπιστημίων ανέπτυξαν ένα νέο είδος «δέρματος» για ρομπότ, το οποίο έχει τη δυνατότητα να ανιχνεύει θερμότητα, πίεση, ακόμα και πόνο. Αυτή η τεχνολογία, που βασίζεται σε ένα εύκαμπτο και χαμηλού κόστους υλικό τύπου τζελ, υπόσχεται να φέρει τα ρομπότ ένα βήμα πιο κοντά στην ανθρώπινη αίσθηση της αφής.

Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά ρομποτικά δέρματα που βασίζονται σε πολύπλοκες κατασκευές με ενσωματωμένους αισθητήρες σε συγκεκριμένα σημεία, η νέα πρόταση μετατρέπει ολόκληρη την επιφάνεια ενός ρομποτικού χεριού σε ένα ενιαίο, έξυπνο αισθητήριο πεδίο. Το υλικό αυτό, το οποίο μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί και να πάρει πολύπλοκες μορφές, λειτουργεί με την αρχή της πολυτροπικής ανίχνευσης, δηλαδή αντιδρά με διαφορετικό τρόπο ανάλογα με τον τύπο επαφής, μετατρέποντας σήματα αφής, θερμοκρασίας ή ακόμη και τραυματισμών σε ηλεκτρικά σήματα.

Το υλικό που χρησιμοποίησαν οι ερευνητές βασίζεται σε ένα αγώγιμο υδροτζέλ τύπου ζελατίνης, το οποίο είναι μαλακό και ελαστικό. Αρχικά λιώθηκε και στη συνέχεια χυτεύθηκε στη μορφή ανθρώπινου χεριού. Με την τοποθέτηση μόλις 32 ηλεκτροδίων στην περιοχή του καρπού, το σύστημα μπόρεσε να συλλέξει περισσότερα από 1,7 εκατομμύρια σημεία δεδομένων, χάρη στο πυκνό δίκτυο μικροσκοπικών καναλιών εντός του υλικού. Η πυκνότητα και η διασπορά αυτών των "μονοπατιών" καθιστούν το υλικό εξαιρετικά ευαίσθητο, επιτρέποντας του να εντοπίζει ακόμα και λεπτές διαφορές στην πίεση, πολλαπλά σημεία επαφής, καθώς και αλλαγές στη θερμοκρασία.

Οι ερευνητές υπέβαλαν το ρομποτικό δέρμα σε διάφορες δοκιμασίες για να αξιολογήσουν την απόκρισή του: το πίεσαν με τα δάχτυλά τους και με ρομποτικό βραχίονα, το άγγιξαν απαλά, το έκοψαν με νυστέρι και το υπέβαλαν σε απότομες αυξήσεις θερμοκρασίας με θερμαντικό πιστόλι. Στη συνέχεια, τα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν από αυτές τις δοκιμές αξιοποιήθηκαν για την εκπαίδευση ενός μοντέλου μηχανικής μάθησης, το οποίο ανέλαβε να "διδάξει" στο ρομπότ πώς να ερμηνεύει και να διακρίνει τους διάφορους τύπους αφής.

Σύμφωνα με τον Dr. David Hardman από το Τμήμα Μηχανικής του Cambridge, βασικό ζητούμενο ήταν η απλοποίηση της κατασκευής. Όπως εξηγεί, οι προηγούμενες λύσεις απαιτούσαν διαφορετικούς αισθητήρες για κάθε τύπο επαφής – πίεση, θερμοκρασία, κ.λπ. – κάτι που καθιστούσε τα υλικά πολύπλοκα και εύθραυστα. Η νέα προσέγγιση, με χρήση ενός ενιαίου αισθητήρα που αντιδρά πολυτροπικά, είναι πιο ανθεκτική, πιο εύκολη στην κατασκευή και λιγότερο επιρρεπής σε αστοχίες.

Ο Dr. Thomas George Thuruthel από το UCL, συν-συγγραφέας της μελέτης, τόνισε τη σημασία της οικονομικότητας και της ανθεκτικότητας του νέου υλικού. Όπως ανέφερε, στόχος ήταν να δημιουργηθεί μια λύση που να είναι εφαρμόσιμη σε μεγάλο εύρος εφαρμογών και όχι απλώς ένα εργαστηριακό πρωτότυπο.

Οι δυνατότητες του νέου ρομποτικού δέρματος εκτείνονται πέρα από τα ανθρωποειδή ρομπότ ή τις προσθετικές συσκευές με ενισχυμένη αίσθηση αφής. Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, η τεχνολογία αυτή μπορεί να βρει εφαρμογή σε τομείς όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, η ρομποτική αλληλεπίδραση με το περιβάλλον ή ακόμη και οι επιχειρήσεις διάσωσης, όπου η ικανότητα ανίχνευσης θερμότητας ή πίεσης από απόσταση μπορεί να αποδειχθεί ζωτικής σημασίας.

Όπως εξηγούν οι ερευνητές, το ανθρώπινο δέρμα παραμένει το πιο εξελιγμένο σύστημα αισθητήρων στον φυσικό κόσμο, αλλά το νέο ρομποτικό δέρμα πλησιάζει τη λειτουργικότητά του όσο κανένα προηγούμενο υλικό. Η δυνατότητα συλλογής χιλιάδων μετρήσεων σε πραγματικό χρόνο και σε μεγάλη επιφάνεια, επιτρέπει στα ρομπότ να αντιδρούν σε πολύπλοκα εξωτερικά ερεθίσματα με τρόπους που προηγουμένως δεν ήταν δυνατοί.

Το επόμενο βήμα για την ομάδα είναι η βελτίωση της ανθεκτικότητας του υλικού και η δοκιμή του σε πραγματικά σενάρια χρήσης, σε συνθήκες που απαιτούν συνεχή επαφή με το περιβάλλον και ανταπόκριση σε μη προβλέψιμα ερεθίσματα.

[via]