Исследователи смогли отлить этот гель в форме руки и надеть его на робота, как перчатку.
Двуногие человекоподобные роботы таких компаний, как Boston Dynamics, с каждым днём становятся всё совершеннее, но они всё ещё не могут сравниться со своими самыми смелыми научно-фантастическими прототипами. Одно из главных препятствий, которое они не смогли преодолеть, — это способность «чувствовать» так же, как человек. Хотя исследователи пытались использовать различные датчики, чтобы наделить роботов зачатками осязания, эти системы зачастую дорогостоящие, неточные и способны распознавать только один тип ощущений за раз.
Но, возможно, скоро ситуация изменится. Исследователи из Кембриджского университета и Университетского колледжа Лондона разработали новый тип чувствительной «синтетической кожи». Кожа состоит из одного гидрогеля, который способен распознавать прикосновения, давление, тепло, холод и повреждения, что делает его более похожим на человеческую кожу.
Надев массивную «перчатку» из плоти, робот может более точно «ощущать» окружающий мир. Несмотря на то, что технология всё ещё находится на ранней стадии развития, исследователи утверждают, что этот тип синтетической кожи однажды поможет роботам эффективнее работать на заводах, в опасных условиях или даже при ликвидации последствий стихийных бедствий. Результаты исследования были опубликованы на этой неделе в журнале Science Robotics.
Искусственная кожа в робототехнике — не такая уж и новинка. Ещё в 2016 году исследователи продемонстрировали возможность использования небольших датчиков в кончиках пальцев и кистях рук роботов, чтобы помочь им определять форму и текстуру определённых объектов. Однако до недавнего времени этот процесс был довольно сложным и быстро устаревал. Для роботизированной руки, способной чувствовать тепло и давление, потребовалось бы два разных типа датчиков, каждый из которых предназначен для определения конкретного ощущения. Эти датчики могут создавать помехи друг для друга, что исследователи называют «перекрёстными помехами». Такие смешанные сигналы могут снижать точность восприятия, а в некоторых случаях даже приводить к повреждению датчиков. Добавление дополнительных датчиков на небольшую площадь, например на руку робота, также усложняет конструкцию и повышает вероятность ошибок.
«Использование разных датчиков для разных типов прикосновений приводит к усложнению производства материалов, — заявил ведущий автор исследования и профессор Кембриджского университета Дэвид Хардман в своём заявлении. — Мы хотели разработать решение, которое могло бы распознавать несколько типов прикосновений одновременно, но при этом было бы изготовлено из одного материала».
Исследователи стремились разработать альтернативу сложному мультисенсорному подходу, используя один материал, способный распознавать несколько типов раздражителей. Для этого они использовали мягкий, эластичный и проводящий гидрогель на основе желатина, который может преобразовывать физические воздействия, такие как тепло и давление, в электронные сигналы, обрабатываемые компьютером. По словам исследователей, сам гель способен распознавать сигналы благодаря 860 000 отдельных проводящих путей, встроенных в материал. Они провели физические испытания синтетической кожи, подвергая её воздействию различных типов раздражителей на разных уровнях, чтобы точно настроить её чувствительность.
Эту синтетическую кожу также можно расплавить и придать ей новую форму. В данном случае исследователи хотели проверить, будет ли она функционировать, если придать ей форму человеческой руки. В результате получилась странная жёлто-чёрная рука, напоминающая потрёпанную строительную перчатку. Эту перчатку надели на руку робота. Чтобы проверить её, исследователи надавили на неё пальцем и слегка протёрли поверхность. Даже в этой, более реалистичной, форме кожа всё равно способна различать разные уровни давления.
Затем исследователи подвергли руку «тепловому удару», частично расплавив её. Они пошли ещё дальше и разрезали руку скальпелем. Благодаря синтетической коже перчатка могла «чувствовать» каждый отдельный раздражитель — и всё это с помощью одного универсального датчика. Хотя она всё ещё реагировала хуже, чем человеческая кожа, она превзошла другие подходы, основанные на использовании нескольких датчиков.
«Мы ещё не достигли того уровня, когда роботизированная кожа будет так же хороша, как человеческая, но мы считаем, что на данный момент она лучше всего, что есть на рынке, — заявил соавтор статьи и исследователь из Университетского колледжа Лондона Томас Джордж Турутель. — Наш метод более гибкий и простой в реализации, чем традиционные датчики, и мы можем калибровать его с помощью человеческого осязания для выполнения различных задач».
Исследователи кололи, жгли и резали руку робота, чтобы проверить, может ли он чувствовать.
Путь к тому, чтобы роботы «чувствовали» окружающий мир
Исследователи утверждают, что у всех этих тычков, тыканье и поджиганий обветренной руки робота есть практическая причина. Тесты показывают, что, по крайней мере теоретически, эту синтетическую кожу можно расплавить и придать ей форму, подходящую для различных частей тела робота, и при этом она будет чувствительна к прикосновениям. Машина с таким внешним слоем чувствительной кожи сможет ориентироваться в окружающей среде — будь то автомобильный завод или строительная площадка — и взаимодействовать с миром так же, как человек. Эта функция может оказаться особенно полезной, если человекоподобные роботы, подобные тем, что разрабатывают такие компании, как Figure и Tesla, когда-нибудь будут работать вместе с людьми в реальных условиях. Если робот передаёт человеку деталь от автомобиля, он, вероятно, должен знать, горячая она или нет.
Компания Figure уже тестирует своих человекоподобных роботов на производственном предприятии BMW в Южной Каролине . Тем временем Amazon, по некоторым данным, уже обучает человекоподобных роботов переносить и доставлять посылки клиентам .
Другими словами, странное будущее, в котором мясистые роботы доставляют ваш последний заказ туалетной бумаги, не так уж и неправдоподобно.
