Robotlar acıyı hissedebilir mi? İnsan dokunuşuna daha yakın olmaları için deri geliştirildi

Devrim niteliğindeki robotik deri, basıncı, sıcaklığı, acıyı algılayabildiği ve hatta aynı anda birden fazla temas noktasını ayırt edebildiği için makineleri insan benzeri dokunuşa daha da yaklaştırıyor.

Esnek ve uygun maliyetli bir jel malzemeden üretilen bu deri, farklı sensörlerin bir kombinasyonuna dayanan geleneksel robot derilerinden farklı olarak, robot elin tüm yüzeyini hassas ve akıllı bir sensöre dönüştürüyor .

Cambridge'in haberine göre ayrıca, eldiven gibi robot ellere eklenebiliyor ve robotların çevreleri hakkında insanlarla benzer şekilde bilgi edinmesine olanak sağlıyor.

Cambridge Üniversitesi ve University College London (UCL) araştırmacıları, üretimi kolay ve çok çeşitli karmaşık şekillere dökülüp kalıplanabilen bu esnek, iletken deriyi geliştirdiler. Bu teknoloji, çeşitli fiziksel sinyalleri algılayıp işleyerek robotların fiziksel dünyayla daha anlamlı şekillerde etkileşime girmesini sağlar.

Genellikle küçük alanlara yerleştirilen sensörler kullanılarak çalışan ve farklı dokunuş tiplerini algılamak için farklı sensörler gerektiren diğer robotik dokunmatik çözümlerinin aksine, Cambridge ve UCL araştırmacıları tarafından geliştirilen elektronik deri tamamen bir sensördür ve bu da onu kendi duyusal sistemimize, yani cildimize daha da yakınlaştırmaktadır.

Robotik deri, bir insanınki kadar hassas olmasa da, malzemedeki 860.000'den fazla küçük yoldan gelen sinyalleri algılayabiliyor ve bu sayede aynı malzeme üzerinde parmak teması, sıcak veya soğuk yüzey, kesik veya delinme kaynaklı hasar veya birden fazla noktanın aynı anda teması gibi farklı dokunma ve basınç tiplerini tanıyabiliyor.

Araştırmacılar, robotik cildin hangi yolların en önemli olduğunu "öğrenmesine" yardımcı olmak için fiziksel testleri ve makine öğrenme tekniklerini birleştirdiler, böylece farklı temas türlerini daha etkili bir şekilde tespit edebildiler.

İnsansı robotlar veya dokunma duyusunun hayati önem taşıdığı insan protezleri için potansiyel gelecekteki uygulamalara ek olarak, araştırmacılar robotik cildin otomotiv ve afet yardımı gibi çeşitli endüstrilerde de faydalı olabileceğini söylüyor. Sonuçlar Science Robotics dergisinde yayınlandı.

Elektronik deriler, basınç veya sıcaklık gibi fiziksel bilgileri elektronik sinyallere dönüştürerek çalışır. Çoğu durumda, farklı tipteki dokunuşlar için farklı tipte sensörlere ihtiyaç duyulur; biri basıncı, diğeri sıcaklığı algılamak için, vb. ve bunlar daha sonra yumuşak, esnek malzemelere entegre edilir. Ancak, bu sensörlerden gelen sinyaller birbirleriyle etkileşime girebilir ve malzemeler kolayca hasar görebilir.

Cambridge Mühendislik Bölümü'nden baş yazar Dr. David Hardman, "Farklı dokunma tipleri için farklı sensörlere sahip olmak, karmaşık malzemelerin üretilmesiyle sonuçlanıyor," dedi. "Birden fazla dokunma tipini aynı anda, ancak tek bir malzemeyle algılayabilen bir çözüm geliştirmek istedik."

UCL'den ortak yazar Dr. Thomas George Thuruthel, "Aynı zamanda, yaygın kullanıma uygun, ucuz ve dayanıklı bir şeye ihtiyacımız var" şeklinde açıkladı.

Çözümleri, multimodal algılama olarak bilinen farklı dokunma türlerine farklı tepki veren bir sensör türü kullanır. Her sinyalin nedenini belirlemek zor olsa da, multimodal algılama malzemelerinin üretimi daha kolaydır ve daha sağlamdır.

Araştırmacılar yumuşak, esnek ve elektriksel olarak iletken bir jelatinimsi hidrojel döktüler ve bunu bir insan eli şekline soktular. Farklı dokunma tipleri hakkında en yararlı bilgiyi hangisinin sağladığını belirlemek için çeşitli elektrot yapılandırmalarını test ettiler. Bileğe yerleştirilen sadece 32 elektrotla, iletken materyaldeki minik yollar sayesinde tüm elden 1,7 milyondan fazla veri noktası toplayabildiler.

Daha sonra deri farklı dokunma tipleri kullanılarak test edildi: araştırmacılar deriyi bir ısı tabancasına tabi tuttular, parmaklarıyla ve robotik bir kolla bastırdılar, parmaklarıyla nazikçe dokundular ve hatta bir neşterle deldiler. Ekip, bu testler sırasında toplanan verileri, elin farklı dokunma tiplerinin anlamını tanımasını sağlayacak bir makine öğrenimi modelini eğitmek için kullandı .

"Bu malzemelerden çok büyük miktarda bilgi çıkarabiliyoruz; çok hızlı bir şekilde binlerce ölçüm yapabiliyorlar," diyor Profesör Fumiya Iida'nın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarı olan Hardman. "Birçok farklı elementi aynı anda, geniş bir alanda ölçüyorlar."

Thuruthel, "Robotik cildin insan cildi kadar iyi olduğu seviyeye henüz ulaşmadık, ancak şu anda mevcut olan her şeyden daha iyi olduğuna inanıyoruz," dedi. "Yöntemimiz esnek ve geleneksel sensörlerden daha kolay üretiliyor ve çeşitli görevler için insan dokunuşunu kullanarak kalibre edebiliyoruz."

Araştırmacılar gelecekte elektronik derinin dayanıklılığını artırmayı ve gerçek dünyadaki robotik görevler üzerinde daha fazla test yapmayı umuyorlar.