Sztuczna skóra bliższa człowiekowi

fot. pixabay

Zainspirowani ludzką skórą naukowcy z Politechniki w Monachium (TUM) opracowali system łączący sztuczną skórę z algorytmami sterowania, które wspólnie mogą pomóc w stworzeniu pierwszego autonomicznego robota humanoidalnego z materiałem tego typu pokrywającym całą jego konstrukcję.

Sztuczna skóra opracowana przez profesora Gordona Chenga i jego zespół składa się z sześciokątnych komórek o średnicy około jednego cala. Każda z nich wyposażona została w mikroprocesor oraz czujniki zbliżeniowe oraz sensory wykrywające nacisk, przyspieszenie i temperaturę. Taki układ pozwala robotom postrzegać otoczenie ze znacznie większą szczegółowością i czułością niż kiedykolwiek wcześniej. Pomaga to im bezpiecznie się poruszać, wykorzystując możliwość przewidywania zderzeń i ich aktywnego unikania.

Dotychczas największą przeszkodą na drodze rozwoju sztucznej skóry była ograniczona zdolność obliczeniowa. Ludzka skóra posiada około pięć milionów receptorów. Wysiłki zmierzające do wdrożenia ciągłego przetwarzania danych z czujników umieszczonych w sztucznej skórze szybko pełzły na niczym, przeciążając systemy złożone zaledwie z kilkuset jednostek.

Aby rozwiązać ten problem, stosując podejście neuroinżynieryjne, Cheng i jego zespół nie monitorują ich w sposób ciągły, ale czynią to z wykorzystaniem systemu opartego na zdarzeniach. Zmniejsza to wymaganą moc obliczeniową nawet o 90%. Takie podejście polega na tym, że pojedyncze komórki przesyłają do sterownika informacje ze swoich czujników wyłącznie po zmianie odczytywanych wartości. Jest to działanie podobne do obserwowanego w ludzkim układzie nerwowym.

Innowacyjna metoda umożliwiła naukowcom wykorzystanie sztucznej skóry przez autonomicznego robota wielkości człowieka. Wszystkie obliczenia były wykonywane przez niego samego. Robot H-1 został wyposażony w tysiąc dwieście sześćdziesiąt komórek z ponad trzynastoma tysiącami czujników, które zostały umieszczone na górnej części konstrukcji, jej ramionach, nogach, a nawet podeszwach. Dzięki nowemu systemowi H-1 jest w stanie reagować na nierówne podłoże, a nawet balansować na nim na jednej nodze.

Zaletą wykorzystania sztucznej skóry jest fakt, iż składa się ona z komórek, a nie z jednego kawałka materiału. Dzięki temu pozostaje funkcjonalna, nawet jeśli niektóre z nich przestaną działać, np. wskutek uszkodzenia.

- Nasz system zaprojektowano tak, aby działał bezproblemowo i szybko we współpracy z wszelkiego rodzaju robotami - powiedział Cheng - Teraz pracujemy nad stworzeniem mniejszych podjednostek skóry, które mogą zostać wyprodukowane w łatwy i szybki sposób.

(rr)