Китай разработал нейроморфную электронную кожу, которая позволяет человекоподобным роботам чувствовать боль и реагировать на нее
Китайские исследователи представили нейроморфную электронную кожу для гуманоидных роботов, которая позволяет машинам чувствовать прикосновение, обнаруживать повреждения и реагировать на опасные воздействия быстрыми, рефлекторными движениями по образцу человеческой нервной системы. Эта разработка преодолевает давнее ограничение в робототехнике, где централизованная обработка данных часто вызывает задержки, способные привести к серьёзным повреждениям, особенно при работе в непосредственной близости от людей.
По мере того как роботы выходят из контролируемых промышленных условий в дома, больницы и общественные пространства, им требуются более инстинктивные способы взаимодействия с окружением. Новая электронная кожа, названная NRE-skin, обеспечивает такую возможность. В отличие от большинства существующих аналогов, которые просто регистрируют факт прикосновения, нейроморфная кожа имитирует обработку сенсорной информации биологической кожей. Она использует иерархическую архитектуру, вдохновлённую нервной системой, для преобразования тактильных сигналов в электрические импульсы, аналогичные сигналам человеческих нервов.
Кожа состоит из четырёх слоёв. Внешний слой выполняет защитную функцию, подобно эпидермису. Под ним расположены сенсоры и схемы, работающие как сенсорные нервы, которые постоянно отслеживают давление, силу и структурную целостность. Даже без прикосновений кожа отправляет периодические электрические импульсы в центральный процессор, сигнализируя об исправности системы. Если кожу разрезают или повреждают, эти импульсы прекращаются, что позволяет роботу обнаружить травму и определить её локализацию.
При контакте кожа генерирует электрические спайки, кодирующие информацию о приложенном давлении. В нормальных условиях эти сигналы направляются в центральный процессор. Однако когда сила воздействия превышает заданный порог, указывающий на потенциальную опасность, система реагирует иначе. Высоковольтный сигнал отправляется напрямую к моторам робота, минуя центральный процессор, и вызывает мгновенный рефлекс, например, отдергивание руки. Это позволяет предотвратить повреждение ещё до того, как сигнал будет осознанно обработан.
Кроме того, кожа предназначена для быстрого обслуживания. Она состоит из магнитных модульных сегментов, которые можно быстро отсоединить и заменить, что позволяет ремонтировать повреждённые участки за секунды без сложного сервиса. В настоящее время исследовательская группа работает над повышением чувствительности системы для точной обработки множественных одновременных прикосновений, что является ключевым требованием для работы роботов в сложной и непредсказуемой человеческой среде.