Когда человек касается горячего предмета, его рука практически мгновенно отводится, даже не осознавая этого. Это критически важная реакция, которая может предотвратить травму. В основе этого — передача сигнала от сенсорных нервов кожи к спинному мозгу и мгновенное сокращение мышц. В этот момент мозг еще не успевает обработать сигнал. Большинство роботов, к сожалению, работают иначе: информация о контакте сначала поступает в центральный процессор, где она анализируется, и только потом команда передается на моторы. Даже небольшая задержка в этом процессе может привести к повреждению робота или опасным ситуациям.
Преодоление задержки в робототехнике
По мере того как роботы всё чаще внедряются в домашние, медицинские и рабочие среды, необходимость быстрого реагирования становится особенно актуальной. Задержки в реакции могут стать причиной травм или поломок. Ученые из Китайской академии наук и их партнеры разработали инновационную электронную кожу, получившую название нейроморфальная роботизированная кожа (NRE-skin). В отличие от простых сенсорных покрытий, эта кожа имитирует работу человеческой нервной системы, позволяя роботу не только чувствовать прикосновения, но и определять их опасность.
Конструкция и принцип работы новой электронной кожи
Новая кожа состоит из четырёх слоёв, повторяющих структуру настоящей кожи и нервов человека. Верхний слой — защитная оболочка, аналогичная эпидермису. Ниже расположены датчики и цепи, функционирующие как сенсорные нервы. Даже при отсутствии контакта на поверхности кожа посылает слабый электрический импульс каждые 75-150 секунд, подтверждая исправность системы. При повреждении этот импульс исчезает, и робот мгновенно узнает о травме. В случае прикосновения сигнал обрабатывается нейроноподобным образом. Если сила давления превышает заданный порог, кожа генерирует высокий электрический импульс, который напрямую отправляется к моторам — создавая реакцию «на рефлекс» аналогичную человеческому.
Реакция на опасные ситуации и модульность
Этот механизм позволяет роботу отреагировать мгновенно, например, убрав руку с горячей поверхности, — без задержки на обработку в центральном мозге. Такой подход существенно повышает безопасность и делает взаимодействие с роботом более естественным. Кроме того, кожа выполнена из магнитных модулей, которые легко заменяются: при повреждении отдельного участка его можно быстро снять и заменить, не меняя всю поверхность. Это уменьшает затраты и увеличивает срок службы робота.
Будущее робототехники и безопасность
В будущем роботы, особенно те, что работают рядом с людьми — в медицинских учреждениях, домах престарелых или в людных местах, — должны обладать высокой чувствительностью и способностью к мгновенной реакции. Внедрение системы, способной распознавать боль и опасность, повышает доверие и делает взаимодействие более безопасным. Исследователи уверены: их разработка приближает роботов к инстинктивному поведению, что делает их более похожими на живых партнеров, а не на механизмы.
Следующие шаги и вызовы
Следующая цель ученых — повысить чувствительность кожи так, чтобы она могла одновременно различать несколько прикосновений без ошибок. Если это удастся, роботы смогут выполнять сложные физические задачи, оставаясь при этом бдительными к опасностям на всей поверхности. Это значительно приблизит создание гуманоидных роботов, способных реагировать на стимулы инстинктивно и быстро.
Тем временем, внедрение таких технологий обещает сделать роботов более безопасными и более интегрированными в повседневную жизнь, превращая их из просто механических помощников в более чувствительных и интуитивных партнеров.
Алексей "Gadgeteer" Беляев
Ваш персональный техно-стратег и цифровой шерпа в запутанных джунглях современных технологий. Он не только подвергает гаджеты самым суровым испытаниям, но и анализирует невидимые силы, движущие IT-индустрией. Его материалы — это не просто обзоры, а чёткая дорожная карта, которая помогает вам делать осознанный выбор и использовать технологии для улучшения жизни, а не наоборот.