Tkanina koja oponaša kožu robotima daje osjećaj dodira
Novi elektronički tekstil u razvoju ima za cilj poboljšati robotski osjećaj dodira
Roboti su izvrsni u mnogim stvarima, ali dobar osjećaj dodira nije jedna od njihovih karakteristika. Bilo da im predmeti iskliznu iz „ruku“ ili ih stisnu previše jako i zgnječe, mnogi roboti teško se nose s ovim osnovnim vještinama koje su ljudi odavno usavršili.
Tijekom godina znanstvenici su opremali robote kamerama i drugim alatima koji im pomažu da bolje prepoznaju predmete. No, jednostavno i isplativo rješenje i dalje im izmiče. Nova tehnologija, opisana u studiji objavljenoj u časopisu Nature Communications, oponaša način na koji živci u našim prstima ruku osjećaju pritisak i klizanje dok držimo predmete.
„Primjene su vrlo uzbudljive“, kaže Jun Liu, izvanredni profesor na Odsjeku za strojarstvo i zrakoplovno inženjerstvo u sklopu Fakulteta za inženjerstvo i primijenjene znanosti Sveučilišta u Buffalu. „Tehnologija bi se mogla koristiti u proizvodnim zadacima poput sklapanja i pakiranja proizvoda – zapravo u svakoj situaciji gdje ljudi i roboti surađuju. Mogla bi također poboljšati alate za robotsku kirurgiju i protetičke udove.”
Liu, koji je i član sveučilišnog istraživačkog instituta RENEW, glavni je autor studije. Ostali autori uključuju Ehsana Esfahanija, izvanrednog profesora na istom odsjeku, nekoliko studenata Sveučilišta u Buffalu, te bivšeg doktoranda Vashina Gauthama iz Liuove grupe koji sada radi kao poslijedoktorand na Sveučilištu u Chicagu.
„Naš senzor funkcionira poput ljudske kože – fleksibilan je, vrlo osjetljiv i jedinstveno sposoban detektirati ne samo pritisak, već i suptilno klizanje i pomicanje predmeta”, kaže Vashin Gautham, glavni autor studije. „Njime smo strojevima dali gotovo pravi osjećaj dodira, a ovo otkriće moglo bi transformirati način na koji roboti i sustavi interakcije čovjek–stroj komuniciraju sa svijetom oko sebe.”
Istraživači su integrirali senzorni sustav na par 3D-printanih robotskih prstiju, montiranih na prilagodljivi robotski hvatač koji je razvila Esfahanijeva grupa.
„Integracija ovog senzora omogućuje hvataču da detektira klizanje i dinamički prilagodi svoju prilagodljivost i silu hvata, omogućujući manipulacije u ruci koje su prije bile vrlo teško izvedive”, kaže Ehsan Esfahani. Primjerice, kada su istraživači pokušali izvući bakreni uteg iz prstiju, hvatač je to osjetio i odmah pojačao stisak.
„Ovaj senzor je karika koja je nedostajala da robotskim rukama omogućimo funkcioniranje poput ljudske ruke”, dodaje Esfahani. Lagano pomicanje predmeta uzrokuje trenje između dvaju materijala, koje zatim stvara istosmjernu struju – fenomen poznat kao tribovoltaic efekt.
Istraživači su mjerili vrijeme reakcije senzornog sustava i ustanovili da je usporedivo s ljudskim sposobnostima. Primjerice, sustavu je za reakciju trebalo između 0,76 i 38 milisekundi, ovisno o eksperimentu. Ljudski receptori dodira obično reagiraju između 1 i 50 milisekundi.
„Sustav je iznimno brz i unutar bioloških granica ljudskih performansi”, kaže Liu. „Otkrili smo da što je klizanje jače ili brže, to je jača reakcija senzora – što je povoljno jer olakšava izradu kontrolnih algoritama koji omogućuju robotu precizno djelovanje.”
Istraživački tim planira dodatna testiranja sustava, uključujući integraciju oblika umjetne inteligencije poznate kao „učenje pojačanjem” („reinforcement learning“), što bi moglo dodatno poboljšati spretnost robota.
D. R. | Ekovjesnik