یک پوست رباتیک نورومورفیک جدید، ربات های انسان نما را قادر می سازد تا درد را حس کنند، آسیب را تشخیص دهند و واکنش های سریع نشان دهند.

به گزارش ایسنا ، محققان در چین یک پوست الکترونیکی رباتیک نورومورفیک ساخته اند که به ربات های انسان نما اجازه می دهد تا لمس را حس کنند، آسیب را تشخیص دهند و با حرکات سریع و رفلکس مانند الهام گرفته از سیستم عصبی انسان به تماس های مضر پاسخ دهند.

به نقل از آی ای، این توسعه، یک محدودیت دیرینه در رباتیک را برطرف می کند. هنگامی که انسان چیزی داغ یا تیز و خطرناک را لمس می کند، اعصاب حسی، سیگنال هایی را مستقیماً به نخاع ارسال می کنند و قبل از اینکه مغز به طور کامل درد را پردازش کند، باعث عقب نشینی تقریباً آنی می شوند. این پاسخِ واکنشی یا رفلکسی به جلوگیری از آسیب جدی کمک می کند.

با این حال، ربات های انسان نما معمولاً به پردازش متمرکز متکی هستند. داده های 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 می تواند منجر به آسیب شود، به خصوص که ربات ها به طور فزاینده ای پیرامون انسان ها فعالیت می کنند.

با خروج ربات ها از محیط های صنعتی کنترل شده و ورود تدریجی آنها به خانه ها، بیمارستان ها و فضاهای عمومی، محققان معتقدند که آنها به روش های غریزی تری برای تعامل با محیط خود نیاز دارند.

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

چیزی فراتر از لمس ساده

اکثر پوست های رباتیک موجود به عنوان حسگرهای فشار عمل می کنند و تماس را بدون درک شدت آن تشخیص می دهند. آنها می توانند تشخیص دهند که چیزی ربات را لمس کرده است، اما نمی توانند 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 می رود.

این پوست از یک معماری سلسله مراتبی و الهام گرفته از عصب استفاده می کند که ورودی های لمسی را به قطارهای پالس الکتریکی مشابه با سیگنال های منتقل شده توسط اعصاب انسان تبدیل می کند.

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

حتی وقتی پوست لمس نمی شود، پالس های الکتریکی دوره ای را به پردازنده مرکزی ربات ارسال می کند و نشان می دهد که سیستم به طور عادی کار می کند.

اگر پوست بریده شود یا آسیب ببیند، این پالس ها متوقف می شوند و به ربات اجازه می دهند آسیب را تشخیص دهد و محل آن را شناسایی کند.

رفلکس های بدون فکر

هنگامی که تماس رخ می دهد، پوست، جرقه های الکتریکی ایجاد می کند که اطلاعات مربوط به فشار اعمال شده را رمزگذاری می کنند. در شرایط عادی، این سیگنال ها برای تفسیر به پردازنده مرکزی هدایت می شوند.

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

محققان می گویند: 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 رفلکس های موضعی و ترمیم سریع ماژولار را فراهم می کند. این طراحی به طور قابل توجهی لمس رباتیک، ایمنی و تعامل بصری انسان و ربات را برای ربات های خدماتی همدل بهبود می بخشد.

این پوست همچنین برای تعویض سریع طراحی شده است. این پوست از تکه های مغناطیسی و ماژولار تشکیل شده است که می توانند به سرعت جدا و جایگزین شوند و به بخش های آسیب دیده اجازه می دهند تا در عرض چند ثانیه تعمیر شوند و دیگر نیازی به تعمیرات گسترده و وقت گیر 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 ربات هایی است که در محیط های پیچیده و غیر قابل پیش بینی انسانی فعالیت می کنند.