Чувствительная к теплу "кожа" для роботов поможет им ориентироваться среди людей
Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Калифорнийского технологического института создали теплочувствительную плёнку, которая позволит, к примеру, роботам определять, когда рядом с ними находятся люди. Подобным образом змеи отыскивают себе теплокровную добычу.
Специалисты создали эластичное прозрачное покрытие из пектина – недорогого растительного материала, используемого, например, в пищевой промышленности в качестве загустителя.
В отличие от обыкновенной электроники новое покрытие полагается на потоки ионов (а не электронов), чтобы определять изменения температуры. Такой способ работы можно сравнить с функцией естественных мембран, используемых змеями.
У этих пресмыкающихся орган тепловой чувствительности особенно развит. Он находится в лицевой ямке между глазом и носом с каждой стороны головы. Например, питоны и удавы обладают чувствительными рецепторами, расположенными в глубоких канавках на морде. Они позволяют им почти видеть тепло, излучаемое теплокровной добычей (например, млекопитающими).
У других змей тепловые рецепторы выстилают верхнюю губу чуть ниже ноздрей. У гремучих змей термолокаторы позволяют определять даже направление на источник излучения тепла.
Плёнка может регистрировать даже незначительные изменения температуры. Разработчики уверяют, что она может сделать "кожу" того же робота вдвое более чувствительной, чем кожа человека. Уже сейчас плёнка может обнаружить тёплый объект размером с кролика в метре от себя, говорят учёные.
Если покрыть инновационной плёнкой всю поверхность робота, то она "подарит" ему полную тепловую чувствительность на все 360 градусов вокруг него, говорить ведущий автор исследования Рафаэль Ди Джакомо (Raffaele Di Giacomo) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха.
Такая способность поможет роботизированным устройствам ориентироваться в людных местах и двигаться, никого не задевая, или поможет поисково-спасательным роботам находить людей в завалах или задымлённых помещениях.
Кроме того, такой "тепловой" навык поможет роботам будущего избежать ненужных повреждений и сделает их более полезными для людей. Например, робот-помощник сможет понять, что чашка чая слишком горяча, чтобы передать её в руки человеку.
Игрушку нагревали до 37 градусов по Цельсию, а затем ставили её то ближе, то дальше от пектиновой плёнки. Последняя "почувствовала" разогретый объект на расстоянии до одного метра. Фото Фото Di Giacomo et al., Sci. Robot. 2, eaai9251 (2017).
Ди Джакомо считает, что роботов обязательно нужно "учить" ориентироваться в окружающей их среде.
"Самая важная вещь в сочетании искусственного интеллекта и человекоподобных роботов в том, что ИИ нуждается в своеобразном формировании картины мира на основании тех ощущений, которые испытываем и мы. Нужно обеспечить полную сенсорную обратную связь, так чтобы ИИ смог бы выстроить картину мира", — говорит исследователь.
Помимо робототехники теплочувствительную плёнку можно применять и в других областях. Например, она будет полезна при использовании в протезах, чтобы помочь человеку получить всю ту же сенсорную обратную связь.
Разработчики говорят, что в отличие от ранее выпущенных эластичных тепловых датчиков их мембрана более чувствительна к изменениям температуры в широком диапазоне. Её также намного проще изготовить, чем предыдущие версии.
Ди Джакомо говорит, что плёнку можно напылять, чтобы подарить практически любым объектам способность к тепловой чувствительности.
"Чувствительность сенсоров впечатляет", — говорит известная исследовательница-робототехник Чжэнань Бао (Zhenan Bao) из Стэнфордского университета, которая со своей командой разработала электронную кожу для роботов.
Пока исследование описывается на сайте препринтов arXiv.org.
Добавим, что ранее искусственная кожа для роботов обрела тактильную память.