OT Forum 2: Τεχνητό δέρμα που νιώθει «πόνο» χαρίζει ευαισθησία στα ρομπότ

Οι μηχανές έμαθαν πρώτα να ακούν, μετά να βλέπουν, τώρα ήρθε η ώρα να αποκτήσουν και αίσθηση της αφής.

Η αντίληψη των μηχανικών ερεθισμάτων και της θερμοκσαρίας «θα άνοιγε τον δρόμο για μια μεγάλη γκάμα εφαρμογών» δήλωσε στο δεύτερο OT Forum ο δρ Ραβίντερ Νταχία του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης, επικεφαλής της ομάδας που παρουσίασε φέτος ένα καινοτόμο τεχνητό δέρμα που νιώθει «πόνο».

Το πειραματικό τεχνητό δέρμα δοκιμάστηκε σε έναν τεχνητό βραχίονα που σταδιακά έμαθε να αντιδρά αυτόματα σε «επώδυνα» εξωτερικά ερεθίσματα, μιμούμενο τα ανθρώπινα αντανακλαστικά.

«Θα μπορούσε να έχει εφαρμογές στα προσθετικά μέλη, τις χειρουργικές επεμβάσεις, ή ακόμα και σε ρομπότ που συνεργάζονται με ανθρώπους ως συνάδελφοι» επισήμανε ο δρ Νταχία, επικεφαλής της μελέτης που δημοσιεύτηκε στις αρχές Ιουνίου στην επιθεώρηση Science Robotics.

Εδώ και δεκαετίες, ερευνητές σε όλο τον κόσμο προσπαθούν να δώσουν στα ρομπότ αίσθηση της αφής. Μια ευρέως χρησιμοποιούμενη προσέγγιση είναι η χρήση αισθητήρων πίεσης, των οποίων τα δεδομένα μεταδίδονται σε έναν κεντρικό επεξεργαστή που τα ερμηνεύει.

Το πρόβλημα είναι ότι οι αισθητήρες μεταδίδουν μεγάλο όγκο δεδομένων που απαιτεί πολύ χρόνο να υποστεί επεξεργασία, κάτι που προκαλεί καθυστερήσεις στις αντιδράσεις του ρομπότ.

Η ομάδα του δρ Νταχία ακολούθησε μια νέα προσέγγιση που μιμείται τη λειτουργία του περιφερικού νευρικού συστήματος, το οποίο επεξεργάζεται και «συμπιέζει» τα ερεθίσματα ώστε να μεταδώσει στον εγκέφαλο μόνο τα απολύτως απαραίτητα σήματα χωρίς καθυστερήσεις.

«Δεν θα αρκούσε να χρησιμοποιήσουμε αισθητήρες ενσωματωμένους σε ένα εύκαμπτο υπόστρωμα. Πρέπει να υπάρχει επιτόπια επεξεργασία. Γι΄αυτό και το τεχνητό δέρμα μας έχει ενσωματωμένα τρανζίστορ στο σημείο επαφής» εξήγησε ο καθηγητής.

Προκειμένου να δημιουργήσουν ένα τεχνητό δέρμα με ικανότητα επιτόπιας επεξεργασίας του σήματος, οι ερευνητές ένωσαν τους αισθητήρες σε «συναπτικά τρανζίστορ», τα οποία μιμούνται τον τρόπο επικοινωνίας των νευρικών κυττάρων.

Το πρωτότυπο του τεχνητού δέρματος είναι μια ελαστική επιφάνεια πάνω στην οποία έχουν τυπωθεί 168 συναπτικά τρανζίστορ από νανοσύρματα οξειδίου του ψευδαργύρου. Το δέρμα αυτό συνδέθηκε στην παλάμη ενός ρομποτικού χεριού, εξοπλισμένης με αισθητήρες πίεσης.

Όταν κάτι αγγίζει το δέρμα, ο αισθητήρας καταγράφει μια μεταβολή της ηλεκτρικής αντίστασης, ανάλογη με την ένταση του ερεθίσματος. Στη συνέχεια, το κύκλωμα που βρίσκεται ενσωματωμένο στο δέρμα επεξεργάζεται το σήμα και το μετατρέπει σε μια αιχμή ηλεκτρικής τάσης, της οποίας η συχνότητα εξαρτάται από το πόσο έντονο ήταν το άγγιγμα.

Προσδιορίζοντας ένα όριο τάσης πέρα από το οποίο πυροδοτείται μια αντίδραση, οι ερευνητές δίδαξαν στο ρομποτικό χέρι να αποτραβιέται όταν αντιληφθεί ένα αιχμηρό αντικείμενο να πιέζει την παλάμη.

«Φυσικά, η ανάπτυξη αυτού του νέου είδους ηλεκτρονικού δέρματος δεν μπορεί στ’ αλήθεια να νιώσει πόνο –είναι απλώς ένας εύκολος τρόπος να περιγράψουμε τη διαδικασία της μάθησης από εξωτερικά ερεθίσματα» διευκρίνισε ο δρ Νταχία σε ανακοίνωση του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης.

Η εμπορική αξιοποίηση του ηλεκτρονικού δέρματος, επισήμανε στο OT Forum, απέχει ακόμα αρκετά χρόνια, ωστόσο η προσέγγιση της επιτόπιας επεξεργασίας θα μπορούσε να εφαρμοστεί σύντομα για την εξοικονόμηση πόρων σε αισθητήρες του λεγόμενου Διαδικτύου των Πραγμάτων ή IoT.