Почему реакция робота важнее, чем кажется
Когда вы случайно прикасаетесь к горячему предмету, ваша рука инстинктивно отдергивается прежде, чем вы успеете подумать. Эта мгновенная реакция играет решающую роль в вашей безопасности. Внутри вашей кожи расположены сенсорные нервы, которые быстро передают сигнал в спинной мозг, активируя мышцы для быстрого отдергивания. В этот момент ваш мозг только начинает осмысливать ситуацию, что делает реакцию чрезвычайно быстрой.
Большинство современных роботов пока не могут повторить такую скорость. Когда humanoid-робот сталкивается с опасной ситуацией, его сенсорные данные передаются на центральный процессор, который анализирует информацию и затем отправляет команды на моторы. Даже минимальная задержка в этом процессе может привести к поломкам или опасным ситуациям, особенно в людных местах или при взаимодействии с людьми. Поэтому увеличение скорости реакции — важная задача для развития робототехники.
Преодолевая задержки: новая эра сенсорных технологий
Научные коллективы из Китая и других стран работают над созданием новой сенсорной системы для роботов, которая значительно превосходит существующие решения. Это — нейроморфная электронная кожа (или NRE-система), которая имитирует работу человеческой нервной системы. В отличие от обычных сенсорных покрытий, эта кожа способна не только обнаруживать прикосновения, но и различать, безопасны ли они или представляют опасность. Такой прорыв открывает новые горизонты в области робототехники.
Структура и работа нейроморфной электронной кожи
Новая кожа состоит из четырех слоёв, которые моделируют структуру человеческой кожи и нервной системы. Верхний слой выполняет защитную функцию, подобно эпидермису. Под ним расположены сенсоры и цепи, которые работают аналогично нервным волокнам. Даже когда робот не взаимодействует с чем-либо, кожа периодически посылает слабый электрический импульс — своеобразный статус-отметку, подтверждающую исправность системы. В случае повреждения или опасного контакта этот импульс прерывается, и робот мгновенно фиксирует место травмы.
Реакция без задержек: автоматический отдергивание
При прикосновении, которое не превышает установленный порог, кожа передает нейроноподобный сигнал в центральный процессор для обработки. Но при сильном давлении, превышающем допустимый предел, кожа генерирует высоковольтный импульс, который напрямую посылается на моторы. Это создает рефлекс — мгновенное движение, аналогичное человеческому отдергиванию руки после прикосновения к горячему. Такой механизм исключает задержки и повышает безопасность взаимодействия человека с роботом.
Этот локальный рефлекс позволяет роботу быстро реагировать на опасность, предотвращая повреждения и создавая более естественное ощущение взаимодействия. Благодаря этому система становится более интуитивной и безопасной для окружающих.
Модульность и долговечность: инновационный дизайн
Еще одним важным преимуществом разработанной системы является её модульность. Электронная кожа выполнена из магнитных сегментов, которые легко соединяются, как детали конструктора. В случае повреждения одного из участков его можно быстро заменить, не меняя всю поверхность. Такой подход существенно сокращает время обслуживания, снижает расходы и продлевает срок службы робота.
Будущее робототехники с тактильной чувствительностью
В ближайшие годы роботы, оснащённые подобной кожей, станут незаменимыми помощниками в домашних условиях, медицинских учреждениях и промышленных сферах. Способность чувствовать боль и повреждения помогает им быть более осведомлёнными о своих действиях и взаимодействиях, снижая риск аварий и повышая доверие со стороны людей. Разработчики уверены, что их нейроморфный дизайн улучшит тактильные ощущения, безопасность и интуитивность взаимодействия человека с роботом.
Что дальше: развитие чувствительности и инстинктов
Следующая задача — повысить чувствительность электронной кожи так, чтобы она могла одновременно распознавать множество прикосновений без ошибок. Это позволит роботам выполнять сложные физические задачи, оставаясь при этом внимательными к потенциальной опасности по всей поверхности. Такой уровень сенсорики приблизит роботов к инстинктивным реакциям человека и сделает их более автономными и безопасными в сложных ситуациях.
Артем Мельник
Артем — эксперт по ИТ и новым технологиям, освещает стартапы, кибербезопасность и разработки украинских программистов. Ранее работал в сфере разработки ПО.