Roboty dużo zyskają dzięki pomocy dziobaka

Zazwyczaj Human-Machine Interface (HMI) korzystają z czujników ciśnienia, nacisku itp., Tym razem naukowcy chcieli stworzyć coś, co pozwoli reagować bez bezpośredniego, mechanicznego kontaktu. Oczywiście taki system można w dość oczywisty sposób rozwiązać za pomocą kamer – ale one wymagają analizy obrazu, co jest ogromnym utrudnieniem. Tu chodziło o sensory proste w konstrukcji, które będą szybko, automatycznie reagowały na bodźce. W poszukiwaniu inspiracji autorzy zwrócili wzrok na świat zwierząt. A konkretnie na jednego z najdziwniejszych ssaków na naszej planecie: dziobaka.

Okazuje się, że dziób Ornithorhynchus anatinus wyposażony jest w specjalne mechanoreceptory oraz elektroreceptory. Pozwala mu to reagować błyskawicznie na wiele bodźców w ramach mechanizmu zwanego elektrolokacją. Duża czułość sensorów sprawia, że wykrywane są prądy generowane przez skurcze mięśni ofiary (larwy owada, krewetki czy małży), a silnie rozwinięty elektrosensoryczny obszar kory mózgowej oraz duża liczba receptorów umożliwiają mu precyzyjnie określać ich źródło. Dlatego, kiedy jego mechanoreceptory wykrywają ruch (np. w wodzie lub w mule), elektroreceptory dostarczają dodatkowej informacji o tym, czy ofiara to jest jeszcze żywa, czy też nie, a to wszystko bez udziału wzroku lub węchu.

Autorzy zaprojektowali sztuczną skórę, zbudowaną z kilku różnych polimerów pokrytych warstwą elastomeru wypełnionego nanocząstkami tytanianu strontu oraz warstwą nanowłókien srebra. Srebro pełniło funkcję kolektora, a nanocząstki tworzyły na sztucznej skórze jednorodne pola elektryczne, zwiększające czułość systemu.

Eksperymenty wykazały, że sztuczna skóra, w połączeniu z uczeniem maszynowym, istotnie potrafiła wykrywać obiekty z odległości kilku centymetrów. Użyto jej też w ramieniu robota, który wykrywał obecność człowieka z odległości 15 cm i wykonywał w jego kierunku określone ruchy. Zintegrowane działanie elektro- i mechanoreceptorów sprawiło też, że pokryte sztuczną skórą bioniczne ręce analizowały i poprawnie identyfikowały dotykane materiały i różne rodzaje powierzchni. Skóra okazała się też pomocna w modelowaniu i rozpoznawaniu trójwymiarowych obiektów jak człowiek czy krzesło. Fantastyczne wyniki mogą zupełnie zmienić podejście w technologii sensorów i AI. Maszyny nie muszą przecież polegać na wzroku tak jak człowiek i inne naczelne. Równie dobrze korzystać z tak wielu zmysłów i sensorów ile tylko im zapewnimy. Elektrolokacja dziobaka jest tylko jedną z możliwości, a jedynym ograniczeniem jest nasza wyobraźnia.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.