Учёные из Китая разработали нейроморфную роботизированную электронную кожу (NRE-skin), которая позволяет гуманоидным роботам чувствовать прикосновения и даже боль. В отличие от существующих роботизированных «кожаных» покрытий, представляющих собой, по сути, сенсорные панели, NRE-skin имитирует работу нервной системы человека. Это позволяет роботу не просто регистрировать прикосновения, но и реагировать на них инстинктивно, избегая потенциальных повреждений.
NRE-skin состоит из четырёх слоёв. Верхний слой выполняет защитную функцию, подобно эпидермису человека. Под ним расположены сенсоры, имитирующие нервные окончания. Каждые 75–150 секунд кожа отправляет в центральный процессор робота электрический импульс, подтверждая свою работоспособность. В случае повреждения или пореза импульс прекращается, что позволяет роботу определить место повреждения и оповестить владельца.
При прикосновении кожа отправляет в CPU сигнал, содержащий информацию о силе воздействия. Однако, если сила воздействия превышает заданный порог и вызывает ощущение «боли», то кожа отправляет высоковольтный спайк напрямую к моторам, минуя CPU. Это вызывает мгновенную рефлекторную реакцию, например, отдёргивание руки. Авторы работы отмечают, что разработанная ими архитектура обеспечивает высокую разрешающую способность прикосновений, активную реакцию на «боль» и повреждения с локальными рефлексами, а также модульный ремонт.
Следующим шагом станет повышение чувствительности «кожи», чтобы она могла одновременно распознавать несколько прикосновений. 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 NRE-skin обеспечивает такую возможность. В отличие от большинства существующих аналогов, нейроморфная кожа имитирует обработку сенсорной информации биологической кожей и использует иерархическую архитектуру для преобразования тактильных сигналов в электрические импульсы.
Кожа состоит из четырёх слоёв, где внешний слой выполняет защитную функцию, а под ним расположены сенсоры, которые отслеживают давление и целостность. Даже без прикосновений кожа отправляет периодические электрические импульсы в центральный процессор, сигнализируя об исправности системы. При контакте кожа генерирует электрические спайки, кодирующие информацию о приложенном давлении. Когда сила воздействия превышает заданный порог, система вызывает мгновенный рефлекс, предотвращая повреждение.
Кроме того, кожа предназначена для быстрого обслуживания благодаря магнитным модульным сегментам, которые можно быстро отсоединить и заменить. 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.