Новая кожа робота позволяет роботам-гуманоидам чувствовать боль и мгновенно реагировать

Если вы случайно положили руку на горячий предмет, вы, естественно, быстро его отдернете, прежде чем вам придется об этом подумать. Это происходит благодаря сенсорным нервам в вашей коже, которые посылают молниеносный сигнал в спинной мозг, который немедленно активирует ваши мышцы. Скорость, с которой это происходит, помогает предотвратить серьезные ожоги. Ваш мозг получает информацию только тогда, когда движение уже началось.

Если что-то подобное происходит с роботом-гуманоидом, ему обычно приходится отправлять данные датчиков в центральный процессор (ЦП), ждать, пока система их обработает, а затем отправлять команду приводам руки на движение. Даже кратковременная задержка может увеличить риск серьезного ущерба.

Но по мере того, как роботы-гуманоиды покидают лаборатории и фабрики и попадают в наши дома, больницы и на рабочие места, им нужно будет быть чем-то большим, чем просто заранее запрограммированными машинами, если они хотят реализовать свой потенциал. В идеале они должны быть способны инстинктивно взаимодействовать с окружающей средой. Чтобы помочь этому случиться, ученые в Китае разработали нейроморфную роботизированную электронную кожу (NRE-кожа), которая дает роботам чувство осязания и даже способность чувствовать боль.

Современные скины роботов на самом деле представляют собой не что иное, как нажимные панели, которые могут определить, когда к ним прикасаются, но не могут понять значение, например, болезненно ли это. NRE-скин отличается тем, что спроектирован так, чтобы функционировать подобно нервной системе человека.

Как это работает

Эта кожа состоит из четырех слоев. Верхний слой представляет собой защитную оболочку, действующую как наш собственный эпидермис. Ниже расположены датчики и схемы, которые ведут себя как человеческие нервы. Каждые 75–150 секунд кожа посылает небольшой электрический импульс к процессору робота, даже если его ничего не касается. Это похоже на способ кожи сказать: «Все в порядке». Если кожа порезана или повреждена, пульс прекращается, что сообщает роботу, где он был ранен, и предупреждает владельца.

Когда к коже прикасаются, она посылает сигнал другого типа, называемый шипом, который несет информацию о прилагаемом давлении. При обычных касаниях эти пики поступают на процессор. Однако если прикосновение настолько сильное или сильное, что вызывает «боль», кожа посылает всплеск высокого напряжения непосредственно на моторы. Это обходит центральный процессор и вызывает быструю рефлекторную реакцию, например мгновенное отдергивание руки. Болевой сигнал подается только тогда, когда датчики на коже обнаруживают силу, превышающую заданный порог.

«Наша нейроморфная роботизированная электронная кожа имеет иерархическую нейронную архитектуру, обеспечивающую сенсорное восприятие с высоким разрешением, активное обнаружение боли и травм с помощью локальных рефлексов, а также модульный быстродействующий ремонт», — написала команда в своей статье. опубликовано в Труды Национальной академии наук. «Эта конструкция значительно улучшает роботизированное прикосновение, безопасность и интуитивное взаимодействие человека и робота для чутких сервисных роботов».

Кожа может даже «восстанавливаться» благодаря продуманному дизайну, напоминающему LEGO. Потому что он сделан из магнитные патчивладелец может просто отсоединить поврежденную часть и за считанные секунды установить на место новую.

Следующим шагом для команды является улучшение чувствительности кожи, чтобы она могла чувствовать несколько прикосновений одновременно, не путаясь.

© 2025 Сеть Science X