به گزارش ثریا - پژوهشگرانی از دانشگاه فنی مونیخ و موسسات همکار آنها، از توسعه‌ نوع جدیدی از پوست الکترونیکی خبر داده‌اند که برای کمک به ربات‌ها در تشخیص تماس فیزیکی مضر طراحی شده است. تمرکز این پژوهش بر ایجاد روشی قابل ‌اعتمادتر است تا ربات‌ها بتوانند تفاوت میان لمس عادی و تعامل فیزیکی آسیب‌زا را تشخیص دهند.

به نقل از نیواطلس، این پژوهش به یکی از چالش‌های قدیمی رباتیک می‌پردازد و آن ساخت سیستم‌های لمسی است که فراتر از تشخیص ساده‌ فشار عمل کنند و در عوض، رفتارهایی ایمن‌تر و سازگارتر را پشتیبانی کنند.

در قلب این سیستم سیگنال‌دهی، شبکه‌ای از حسگرهای فشار انعطاف‌پذیر قرار دارد که درون پوست الکترونیکی جاسازی شده‌اند. وقتی سطح پوست لمس می‌شود، فشرده می‌شود یا ضربه می‌خورد، این حسگرها نیروی مکانیکی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند. در شرایط عادی، این سیگنال‌ها مستقیما به واحد پردازش مرکزی ربات ارسال می‌شوند. اما در سیستم جدید، اگر یک حس از آستانه‌ مشخصی عبور کند، پوست به ‌جای ارسال سیگنال به مرکز پردازش، آن را مستقیما به موتورها می‌فرستد.

آنچه این رویکرد را متمایز می‌کند، نحوه‌ پردازش این سیگنال‌هاست. به‌جای آنکه لمس به‌عنوان یک ورودی خامِ فشار در نظر گرفته شود، سیستم از کُدگذاری نورومورفیک یا الهام‌گرفته از اعصاب زیستی استفاده می‌کند تا نیرو را به پالس‌های الکتریکی سریع تبدیل کند. فرکانس و الگوی این پالس‌ها بسته به شدت تماس و محل آن تغییر می‌کند.

تا زمانی که نیروها در محدوده‌ ایمن باقی بمانند، سیگنال‌ها نشان‌دهنده‌ تعامل عادی هستند. اما به ‌محض اینکه فشار از آستانه‌ ازپیش ‌تعریف ‌شده عبور کند، الگوی سیگنال به ‌طور ناگهانی تغییر می‌کند و پاسخ‌های محافظتی را فعال می‌سازد.

پژوهشگران تاکید می‌کنند که این سیستم تنها برای تشخیص فشار مکانیکی طراحی شده است. این فناوری بیانگر درد احساسی یا تجربه‌ی حسی سطح بالا نیست، بلکه صرفا یک سیگنال عملکردی فراهم می‌کند که به ربات اجازه می‌دهد نیروی آسیب‌زا را تشخیص دهد و واکنش نشان دهد.

پژوهشگران می‌نویسند: پوست الکترونیکی نورومورفیک رباتیک ما دارای معماری چند سطحی الهام ‌گرفته از سیستم عصبی است که امکان حس لامسه با وضوح بالا، تشخیص فعال درد و آسیب همراه با رفلکس‌های محلی، و تعمیر ماژولار با قابلیت جداسازی سریع را فراهم می‌کند. این طراحی به ‌طور چشمگیری لمس ربات، ایمنی، و تعامل شهودی انسان و ربات را برای ربات‌های خدماتی همدل بهبود می‌بخشد.

برای ارزیابی عملکرد این سیستم، پژوهشگران، پوست الکترونیکی را در معرض انواع تعاملات فیزیکی قرار دادند؛ از لمس‌های ملایم گرفته تا نیروهای به‌تدریج قوی‌تر که برای شبیه‌سازی تماس‌های بالقوه آسیب‌زا طراحی شده بودند. این آزمایش‌ها به گروه اجازه داد بررسی کند که سیستم با چه دقتی می‌تواند گذار از تماس ایمن به ناایمن را در زمان واقعی تشخیص دهد.

در تمام آزمایش‌ها، شبکه‌ حسگر به ‌طور پیوسته در تولید الگوهای سیگنال متمایز و فعال‌سازی پاسخ‌های محافظتی متناسب با نیروی واردشده موثر عمل کرد. این سیستم در عرض چند میلی‌ثانیه واکنش نشان داد؛ سرعتی که برای واکنش‌های در لحظه مانند عقب کشیدن از تماس آسیب‌زا یا کاهش نیروی اعمال‌شده در حین تعامل کافی است. همچنین عملکرد سیگنال‌ها در چرخه‌های تماس مکرر پایدار باقی ماند که نشان ‌دهنده‌ی دوام سیستم در استفاده‌ی طولانی‌ مدت است.

این پیشرفت‌های عملکردی پیامدهای مستقیمی برای ایمنی در تعامل انسان و ربات دارند. با گسترش حضور ربات‌ها از محیط‌های کنترل‌شده‌ی کارخانه‌ای به فضاهای روزمره‌ی انسانی، توانایی تشخیص تماس آسیب‌زا اهمیت بیشتری پیدا می‌کند، زیرا وظایف نزدیک به انسان خطر برخوردهای تصادفی و اعمال نیروی بیش از حد را افزایش می‌دهند.

بیشتر سیستم‌های ایمنی فعلی ربات‌ها برای چنین تعامل فیزیکی نزدیکی طراحی نشده‌اند. در عوض، آن‌ها اغلب به حسگرهای خارجی، محدودیت‌های حرکتی از پیش برنامه‌ریزی‌ شده، یا سازوکارهای خاموشی اضطراری متکی هستند. هرچند این روش‌ها مؤثرند، اما می‌توانند آهسته یا انعطاف‌ناپذیر باشند. با جاسازی مستقیم این قابلیت حسی در پوست ربات، سیستم جدید به ماشین‌ها اجازه می‌دهد به‌صورت محلی و آنی به تهدیدهای فیزیکی واکنش نشان دهند.

این فناوری همچنین می‌تواند عملکرد ربات‌ها را در وظایف مشارکتی که نیازمند تماس فیزیکی هستند مانند جابه‌جایی اشیا، وسایل کمک‌ حرکتی، و ربات‌های خدماتی  بهبود بخشد، زیرا به ربات‌ها امکان می‌دهد نیروی گرفتن و تماس را به ‌طور مداوم و در لحظه تنظیم کنند. با تنظیم لحظه‌ای نیرو، ربات‌ها می‌توانند طبیعی‌تر با اشیای شکننده و محیط‌های غیرقابل‌پیش‌بینی تعامل داشته باشند، بدون آنکه بیش‌ازحد فشار وارد کنند، لیز بخورند یا تماس را اشتباه برآورد کنند.

فراتر از ایمنی و عملکرد، این فناوری نگاه انسان‌ها به ماشین‌ها و نحوه‌ی تعامل با آن‌ها را نیز دگرگون می‌کند. ربات‌هایی که به ‌طور قابل مشاهده به فشار یا ضربه واکنش نشان می‌دهند، می‌توانند پاسخ‌گوتر و زنده‌تر به نظر برسند، حتی اگر هیچ تجربه‌ی احساسی واقعی در کار نباشد.

چنین بازخوردی ممکن است تعامل انسان و ربات را شهودی‌تر کند. همان‌طور که انسان‌ها به ‌طور غریزی لمس خود را زمانی که طرف مقابل عقب می‌کشد تنظیم می‌کنند، بازخورد دیداری از ماشین‌ها نیز می‌تواند رفتار انسان را هدایت کرده و از آسیب‌های ناخواسته جلوگیری کند.

با وجود این مزایا، این فناوری پرسش‌های گسترده‌تری درباره‌ی میزان واقع‌گرایی ربات‌ها مطرح می‌کند. هرچند این قابلیت‌های حسی ایمنی و عملکرد را بهبود می‌بخشند و از راهبردهای زیستی الهام می‌گیرند، اما چالش‌های اخلاقی و طراحی جدیدی نیز ایجاد می‌کنند؛ از جمله این پرسش که آیا اصلا ماشین‌ها باید پاسخ‌هایی شبیه موجودات زنده داشته باشند یا خیر.

برخی پژوهشگران معتقدند ربات‌ها اساسا نیازی به سیگنال‌دهی شبیه درد ندارند. دیگران بر این باورند که الهام گرفتن از زیست‌شناسی ممکن است کارآمدترین مسیر برای ساخت ماشین‌هایی سازگار و مقاوم باشد. چالش اصلی در ایجاد تعادل میان سود عملکردی و خطر تشویق انسان‌انگاری غیرضروری و پیامدهای اجتماعی گسترده‌تر آن نهفته است. برای مثال، اگر چنین سیستم حسی‌ در یک ربات انسان‌نما به یک برنامه‌ی پاسخ احساسی مدیریت‌شده توسط هوش مصنوعی متصل شود، چه اتفاقی می‌افتد؟

در آینده، تمرکز پژوهش‌ها بر گسترش پوشش حسگرها و بهبود دوام آن‌ها خواهد بود؛ دو عاملی که برای انتقال این فناوری از نمونه‌های آزمایشگاهی به کاربردهای واقعی ضروری هستند. هر یک از این گام‌ها می‌تواند تعیین کند که آیا این پوست رباتیک جدید می‌تواند از نمایش‌های کنترل‌شده‌ی آزمایشگاهی فراتر رفته و وارد استفاده‌ی عملی شود یا خیر.

در حال حاضر، این سیستم همچنان در مرحله‌ی ابتدایی پژوهش قرار دارد و یک فناوری تجاری نهایی محسوب نمی‌شود. در وضعیت فعلی، پوست الکترونیکی تنها بخش‌های محدودی را پوشش می‌دهد. گسترش آن به کل بدن ربات‌های انسان‌نما نه‌ تنها به پیشرفت‌های چشمگیر در تولید نیاز دارد، بلکه مستلزم بهبود بهره‌وری انرژی و پردازش داده نیز هست.

منبع : ربات ها