Chodzi o to, że do tej pory roboty albo potrafiły wykrywać przeszkody z dystansu, by uniknąć zderzenia, albo posiadały precyzyjny zmysł dotyku do manipulowania kruchymi przedmiotami – rzadko obie te cechy naraz. Wszystko to z powodu rozmiaru elektrod, bo małe dawały precyzję, duże – zasięg. Naukowcy z South China University of Technology znaleźli jednak rozwiązanie w ludzkim oku. Stworzyli inteligentną, elektroniczną skórę, która dzięki adaptacyjnemu czujnikowi potrafi dynamicznie zmieniać swój tryb pracy, naśladując mechanizm rozszerzania i zwężania źrenic.
Ludzkie oko przysłużyło się rewolucji w robotyce
Kluczem do przełomu okazał się elastyczny układ czujników pojemnościowych, który nie zmienia swojego fizycznego rozmiaru, ale manipuluje sposobem, w jaki emituje pole elektryczne. Inspiracja anatomią oka pozwoliła badaczom obejść ograniczenia tradycyjnej inżynierii. W ludzkim oku źrenica zwęża się, gdy skupiamy wzrok na tekście książki, by wyostrzyć detale, a rozszerza w ciemności, by wyłapać jak najwięcej światła z oddali.
W nowym czujniku zastosowano „dynamiczną warstwę ekranującą”. Gdy robot musi podnieść coś delikatnego, system zwęża obszar czułości, skupiając się na pojedynczych jednostkach sensorycznych. Pozwala to maszynie „czuć” krawędzie i tekstury z ogromną precyzją. Z kolei w trybie dalekiego zasięgu, warstwa ekranująca rozszerza pole działania elektrod, rzucając pole elektryczne głębiej w przestrzeń wokół robota. Dzięki temu maszyna „widzi” zbliżającego się człowieka, zanim w ogóle dojdzie do kontaktu. Wyniki są imponujące: naukowcy odnotowali wzrost zasięgu detekcji o ponad 104% w porównaniu do dotychczasowych rozwiązań.
Od delikatnego muśnięcia po fabryczny hałas
W testach laboratoryjnych e-skóra wykazała się niezwykłą wszechstronnością. Robot wyposażony w tę technologię był w stanie wykryć zbliżający się obiekt z odległości ponad 90 mm. Choć na pierwszy rzut oka nie wydaje się to oszałamiającym dystansem, w warunkach hal produkcyjnych jest to wystarczający bufor bezpieczeństwa, by ramię robotyczne zatrzymało się przed uderzeniem w pracownika.
Czytaj też: Giganci motoryzacyjni w walczą o rynek robotów humanoidalnych wart 5 bilionów dolarów
Co więcej, zmysł dotyku tej skóry jest niezwykle czuły – potrafi zarejestrować nacisk zaledwie kilku gramów, będąc jednocześnie odpornym na potężne ciśnienie rzędu 400 kPa. Taka odporność i czułość to efekt zastosowania specjalnej struktury gąbczastej z mikroskopijnymi porami, co nadaje materiałowi unikalne właściwości mechaniczne.
Mimo sukcesu prototypu, przed badaczami wciąż stoją wyzwania, które muszą pokonać przed masowym wdrożeniem w tym roku:
- Powtarzalność produkcji: Obecnie różnice w działaniu poszczególnych jednostek sensorów wahają się w granicach 6-7%, co wymaga dopracowania procesu wytwarzania.
- Zakłócenia środowiskowe: Czujniki pojemnościowe są „wrażliwe” na szum elektromagnetyczny, zmiany temperatury i wilgotność, co w głośnym środowisku fabrycznym może prowadzić do błędnych odczytów.
- Sztuczna inteligencja: Rozwiązaniem problemów z szumem mogą być algorytmy uczenia maszynowego, które przefiltrują dane, oddzielając faktyczny dotyk od zakłóceń generowanych przez inne maszyny.
Czytaj też: Przyszłość motoryzacji dzieje się w Chinach. Xiaomi wprowadza humanoidy na linię produkcyjną
Jeśli więc naukowcom uda się okiełznać problem zakłóceń przemysłowych, to już niedługo roboty w fabrykach będą nie tylko pracować szybciej, ale też „czuć” naszą obecność z gracją, której dotąd im brakowało. Jak zwykle jednak to dopiero testy laboratoryjne i chociaż przełomowe, to nie ma się co jeszcze ekscytować. Zapewne minie sporo czasu, zanim ta technologia wejdzie do masowo produkowanych robotów, oczywiście, o ile faktycznie uda się pokonać wszystkie przeszkody.
