Ученые научили робота чувствовать прикосновения и боль

Китайские исследователи разработали нейроморфную электронную кожу (NRE-skin), которая позволяет гуманоидным роботам не только фиксировать физический контакт, но и ощущать силу давления, определять возможные повреждения и реагировать на опасные воздействия почти так же, как человеческий организм. В основе разработки лежит попытка имитировать не просто прикосновение, а сложную биологическую обработку тактильной информации, характерную для нервной системы человека, пишет Тechxplore.

В отличие от традиционных роботизированных сенсорных оболочек, которые регистрируют только факт касания и передают данные на центральный процессор, нейроморфная кожа способна обрабатывать часть тактильной информации локально, непосредственно на месте контакта. Благодаря такой архитектуре робот получает возможность реагировать почти мгновенно на потенциально опасные ситуации, не дожидаясь анализа со стороны центрального процессора.

Конструкция NRE-skin включает четыре функциональных слоя. Верхний слой играет роль защитного покрытия, аналогичного эпидермису, а последующие слои содержат датчики и схемы, имитирующие нервные окончания. Эти сенсоры непрерывно отслеживают давление, силу воздействия и целостность структуры, а также периодически отправляют "сигналы о нормальной работе" центральному процессору. Если импульсы прекращаются из-за повреждения, робот может определить местоположение и характер травмы.

Ключевым новшеством является механизм рефлекторной реакции на опасные воздействия. Когда датчики регистрируют давление, превышающее заданный порог, система генерирует высоковольтный сигнал, который обходит центральный процессор и напрямую передается моторам робота для вызова мгновенного движения отведения или уклонения. Это похоже на рефлекторный акт у человека, когда рука отдергивается от горячего предмета до осознанной реакции мозга.

Кроме того, разработчики предусмотрели простую и быструю замену поврежденных участков кожи. Поверхность NRE-skin состоит из магнитных модульных фрагментов, которые можно легко отсоединить и заменить на новые за считаные секунды, что существенно упрощает обслуживание и повышает надежность системы в условиях реального применения.

Исследователи подчеркивают, что эта технология — значительный шаг к созданию роботов, способных "инстинктивно" реагировать на окружающую среду, работать безопасно рядом с людьми и проявлять элементы "эмпатичного" взаимодействия — необходимый уровень для бытовых, медицинских и сервисных приложений. В дальнейшем команда разработчиков планирует повысить чувствительность кожи, чтобы она могла одновременно обрабатывать множественные точки прикосновения на больших поверхностях.