Jak działa NRE-skin?
Ludzka skóra to fascynujący system. Zanim sygnał o oparzeniu dotrze do mózgu, nasz rdzeń kręgowy potrafi już zainicjować odruch cofnięcia ręki. Badacze odtworzyli tę hierarchię w swoim projekcie. Zaczęli od elastycznego polimeru naszpikowanego czujnikami ciśnienia, które połączono przewodzącymi tworzywami. Kluczowy jest jednak sposób przesyłania danych – zamiast stałego sygnału elektrycznego, system generuje krótkie impulsy, których częstotliwość informuje o sile nacisku.
Czytaj też: Igła i nitka w mechanicznych dłoniach. Robot TARS jako pierwszy na świecie opanował haftowanie
Co ciekawe, naukowcy zakodowali w tych impulsach coś na kształt „kodu kreskowego”, który pozwala systemowi błyskawicznie zidentyfikować, gdzie dokładnie znajduje się źródło dotyku lub uszkodzenia. To rozwiązanie pozwoliło na stworzenie odpowiednika ludzkich odruchów:
- Próg bólu — jeśli nacisk przekroczy zdefiniowaną wartość, system generuje sygnał bólu w specjalnym buforze danych.
- Reakcja obronna — robotyczne ramię wyposażone w tę skórę potrafi automatycznie cofnąć się po wykryciu niebezpiecznego nacisku, zanim sygnał zostanie przetworzony przez główny sterownik.
- Ekspresja emocji — w jednym z testów system połączono z robotyczną twarzą, która zmieniała wyraz w zależności od tego, jak mocno ściskano ramię robota.
Aby system był praktyczny, badacze wpadli na genialny w swej prostocie pomysł – skóra składa się z segmentów łączonych magnetycznie. Jeśli kawałek mechanicznej tkanki ulegnie awarii, nie trzeba wymieniać całości. Operator po prostu wypina uszkodzony moduł i wpina nowy, który automatycznie łączy się z systemem i nadaje swój unikalny identyfikator.
Biologia jako inspiracja
Termin „neuromorficzny” bywa nadużywany, ale w przypadku NRE-skin oznacza on, że biologia była głównym natchnieniem, a nie dosłownym wzorem do skopiowania. Przykładowo, nasz układ nerwowy mapuje ciało w zupełnie inny sposób niż za pomocą „kodów kreskowych” w impulsach elektrycznych. Niemniej jednak, to podejście ma ogromną zaletę: jest niesamowicie energooszczędne. Specjalistyczne chipy neuromorficzne potrafią przetwarzać takie sygnały przy ułamku energii, której potrzebują tradycyjne procesory.
Czytaj też: Szkoła dla robotów. W Chinach humanoidy „kują” do egzaminu z codzienności
Obecnie NRE-skin ma swoje ograniczenia – skupia się wyłącznie na nacisku, podczas gdy ludzka skóra czuje też temperaturę czy ból chemiczny (np. pieczenie po dotknięciu ostrej papryki). Naukowcy twierdzą jednak, że dodanie kolejnych zmysłów to tylko kwestia rozbudowy systemu o równoległe ścieżki przetwarzania sygnałów.
Dzięki takim badaniom przyszłość, w której roboty delikatnie podają nam szklankę wody lub asystują przy precyzyjnych operacjach, staje się coraz bardziej realna.