Roboții ne-au depășit în multe privințe. Sunt mai puternici, mai rezistenți și nu cer niciodată pauză de masă. Dar când vine vorba de simțuri se descurcă mai greu. Nu miros prea bine, nici nu au gust (deși cercetătorii progresează cu limbile pentru roboți) și nici nu simt cum trebuie cu mecanismele lor de apucare – și acesta e un lucru serios, deoarece nu vrem să ne spargă vesela sau capul.
Într-un laborator de la Universitatea Columbia din New York, inginerii au creat un mod ciudat, dar inteligent, pentru a-i face pe roboți să simtă. Poate fi numit degetul din lumină. Are un schelet creat de imprimanta 3D învelit cu 32 de fotodiode și 30 de leduri adiacente, peste care este așezat un strat moale de silicon reflectorizant, care ține la interior lumina proprie a dispozitivului și la exterior lumina de afară. Când degetul robotic atinge un obiect, stratul exterior se deformează și fotodiodele de pe schelet detectează schimbările luminii de la leduri. Aceasta permite sistemului să determine unde s-a făcut contactul și intensitatea presiunii. Cu alte cuvinte, dacă strângi mâna robotului nu va simți, în sensul tradiționale; va VEDEA.
De decenii, cercetătorii caută senzori tactili. Metoda de bază este utilizarea unui traductor care să convertească presiunea în semnal electric. Dar Matei Ciocârlie, profesor de robotică la Columbia, afirmă că „distanța care este cu adevărat greu de parcurs este aceea dintre a construi un senzor tactil sau a construi un deget”.
Un traductor poate foarte bine sta pe o masă și de la el să plece o mulțime de fire, dar a îngloba toate acestea într-un deget este o mare provocare. Printre altele, un robot are nevoie de flexibilitate dacă trebuie să apuce obiecte și să le simtă. Falange moi permit și o apucare strânsă. Așa că roboticienii trebuie să găsească ocolișuri. De exemplu, o companie numită SynTouch a făcut în premieră un deget acoperit cu electrozi, acoperit într-un înveliș moale. Apoi au injectat o soluție salină între stratul exterior și electrozi. Când degetul atinge ceva, electrozii detectează schimbarea rezistenței prin stratul salin, înregistrând locul și intensitatea atingerii.
Noul deget al echipei de la Columbia lucrează oarecum similar, dar în loc de electrozi și soluție salină utilizează leduri și fotodiode. Când cineva împunge în deget, toate fotodiodele caută schimbări în cantitatea de lumină pe care o primesc. O fotodiodă mai apropiată de împungere va detecta o schimbare mai mare, iar fotodioda de pe cealaltă parte a degetului va detecta mai puțin. Sistemul primește informații amănunțite, deoarece 32 de diode înmulțite cu 30 de leduri dau 960 de semnale, ceea ce este o mulțime de date dintr-o singură împungere.
„A extrage informație din aceste 1.000 de semnale într-un mod analitic este foarte, foarte greu. M-aș aventura să spun că este imposibil fără metodele moderne de machine learning”, spune Ciocârlie. Machine learning intervine în calibrarea sistemului. Se așează degetul vertical pe o masă și se folosește un braț robotic separat care atinge degetul în locuri precise cu o presiune specifică. Pentru că se știe exact unde lovește degetul brațul robotic, se poate vedea cum fotodiodele detectează lumina diferit în fiecare loc. Deși se colectează mari volume de date la fiecare atingere, machine learning permite sistemului să le aprecieze pe toate.
„Aceasta era piesa care lipsea și care a devenit cu adevărat disponibilă cam în ultimii cinci ani”, spune Ciocârlie. „Acum avem metodele machine-learning prin care trecem aceste semnale optice nenumărate și putem descifra informațiile pe care le conțin”.
Acestea reproduc modul în care oamenii învață să-și dezvolte propriul simț tactil. De copii, apucăm tot ce putem și înregistrăm amintirile despre cum simțim obiectele. Și ca adulți, creierele noastre continuă să catalogheze cum simțim obiectele – de exemplu, câtă rezistență așteptăm de la volan când virăm la stânga sau cât de tare să lovim un cui cu ciocanul. „Dacă ar fi să ne punem cumva în corpul altei persoane, ar trebui să reînvățăm toate aptitudinile motoare”, spune Ioannis Kymissis, inginerul specialist în electricitate de la Columbia care a dezvoltat sistemul cu Ciocârlie. „Și este unul din aspectele frumoase ale creierului, nu? Dacă ai un accident cerebral, poți renunța la jumătate din creier și tot poți reînvăța cum să funcționezi”.
Noul deget robotic are totuși limitele sale. Deși poate aprecia presiunea pe care o pune pe un obiect, îi lipsesc multe date pe care oamenii le simt cu mâinile, ca temperatura și textura. Dar cercetătorii cred că pot asculta cum alunecă degetul robotic, sau mișcarea lui când se deplasează pe o suprafață. Ascultând sunetul caracteristic al unui obiect care alunecă din mâna robotului echipată cu aceste noi degete, mașina își poate corecta prinderea.
Ceea ce este fascinant în aceste cercetări este că, în timp ce cercetătorii se inspiră din biologia umană, ei combină inputurile senzoriale într-un mod evident diferit de ce fac oamenii. Degetele omenești au nervi ca să simtă, dar cele robotice VĂD obiectele și poate că într-o bună zi vor AUZI contactul cu o suprafață.
„Simțul tactil poate facilita manipularea robotică, în special când mecanismul de apucare obturează vizunea camerelor asupra obiectelor”, spune profesorul de robotică Ken Goldberg de la Universitatea Berkeley, care nu a fost implicat în această cercetare. Noul sistem, adaugă el, aduce o mare îmbunătățire față de degetele robotice anterioare, care utilizau senzori acoperiți cu cauciuc ca să simtă atingerea. Aceia colectau date limitate, determinând doar dacă robotul avea contact cu alt obiect. Mulțumită puterii luminii, noul deget poate oferi detalii mult mai amănunțite despre tot ce atinge. Cu siguranță, roboții sunt încă departe de a egala sensibilitatea mâinii umane, dar avem o senzație foarte plăcută despre acest nou deget robotic. (Wired.com)
0
0
