See elektrooniline nahk võimaldab robotitel "tunda" valu

Nende uurimus, mis avaldati hiljuti ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), käsitleb valu "tundmise" võime arendamist.

Teisisõnu, selle tehnoloogia abil võivad robotid peagi omandada valu tajumise vormi ja võime arendada autonoomseid reflekse, reageerides sellele valule enneolematu kiirusega. Selle evolutsiooni tegi võimalikuks inimese närvisüsteemist inspireeritud kombatav liides.

Praegused elektroonilised nahad toimivad üldiselt rõhuandurite võrgustikena. Need on võimelised tuvastama kontakti, kuid selle jõu (ja seega ka "vigastuse" raskusastme) tõlgendamine toimub kesküksuses. See protsess, olgu see kui tahes kiire, tekitab paratamatult latentsust kontakti tuvastamise ja järgneva tegevuse vahel. Sellel viivitusel võivad olla märkimisväärsed materiaalsed tagajärjed.

Inimestel on reaktsioon kahjulikuks peetud stimulatsioonile (löök, äärmuslik kuumus, vigastus) palju otsesem. Tõepoolest, naha sensoorsed neuronid saadavad seljaajule elektrilise signaali, mis omakorda annab käsu lihaste kokkutõmbumiseks, mille eesmärk on kahjustatud kehaosa eemale liigutada. See refleks on nii kiire, et see toimub isegi enne, kui aju valu tajub. Seega moodustab see kaitsesüsteemi, mida on optimeerinud miljoneid aastaid kestnud looduslik valik.

See on süsteem, mida teadlased püüdsid transponeerida. Nende loodud neuromorfne nahk genereerib rõhu intensiivsusest olenevalt erinevaid signaale. Kui mõõdetud intensiivsus on alla teatud läve, edastatakse teave klassikaliseks analüüsiks põhiprotsessorile. Vastupidisel juhul käivitab spetsiaalne vooluring kohese motoorse reaktsiooni.

Selle tehisnaha struktuur on jaotatud mitmeks kihiks. Kõige välimine kiht imiteerib inimese epidermist, pakkudes kaitsvat ümbrist. Selle esimese kihi all täidab andurite ja mikrolülituste maatriks sama rolli, mis inimese närvilõpmed ja ülekandeteed. See kiht on võimeline genereerima elektrilisi impulsse, mille sagedus ja amplituud edastavad täpset teavet.

Süsteem integreerib ka pideva enesekontrolli funktsiooni: kontakti puudumisel kiirgab nahk regulaarsete intervallidega nõrku impulsse, mille keskkontroller jäädvustab, tõlgendades seega, et "kõik on korras". See süsteem võimaldab tuvastada rikkeid või füüsilisi kahjustusi: kui impulsid teatud kohas lakkavad, saab robot kahjustatud ala leida ja operaatorit teavitada, kohandades samal ajal oma käitumist, et kompenseerida seda tundlikkuse kadu.

Lõpuks võib iga nahaosa võrrelda Lego tükiga, mida saab mõne sekundiga eraldi eemaldada ja asendada. See süsteem välistab vajaduse kogu taktiilse katte parandamiseks või asendamiseks, parandades seeläbi pikaajalist vastupidavust ja kasutusmugavust.