Технологии Что чувствует робот, когда он чего-то касается? Ничего или почти ничего. По крайней мере, так было до сих пор. Но при использовании специальных сенсоров, датчиков и программного обеспечения роботы научатся чувствовать - или по крайней мере, будут способны идентифицировать на ощупь различные материалы.
Исследователи из Инженерной школы Витерби при Университете Южной Калифорнии (University of Southern California's Viterbi School of Engineering) опубликовали в Frontiers in Neurorobotics исследование, в котором говорится, что специально разработанный робот может превзойти людей в определении широкого спектра натуральных материалов, в зависимости от их текстуры. Таким образом, достижения ученых станут полезными в области разработки протезов, личных роботов-помощников и испытаний потребительских товаров.
В исследовании подчеркивается, что робот был оборудован новым типом тактильного датчика, имитирующего пальцы человека. Также был использован недавно разработанный алгоритм, который поможет роботу в принятии решений в процессе исследования окружающего мира. Это тоже своего рода подражательство стратегии человека. Более того, датчик может определить, где и в каком направлении происходит соприкосновение с конечностями, и даже определить тепловые свойства объекта, к которому прикасается.
Как и пальцы человека, датчик BioTac покрыт мягкой и гибкой кожей. На ее поверхности есть даже отпечатки пальцев, что значительно усиливает ее чувствительность к вибрациям. Когда конечность скользит по шероховатой поверхности, кожа характерным способом вибрирует. Эти колебания выявлены гидрофоном, который расположен внутри стержня (наподобие кости). Палец человека использует подобные колебания для выявления текстуры, но конечности робота еще более чувствительные.
Когда люди пытаются определить предмет на ощупь, они используют широкий спектр поисковых движений в зависимости от их опыта работы с подобными объектами. Известная теорема математика Томаса Байеса, жившего в восемнадцатом веке, описывает, как решения могут быть приняты, исходя из информации, полученной во время этих движений. До сих пор, однако, предсказать, какими будут следующие движения, никакого способа не было. В статье, авторами которой являются профессор биомедицинской инженерии Джеральд Лоэб (Gerald Loeb) и докторант Джереми Фишел (Jeremy Fishel), описываются новые предложения для решения проблемы, известной как "Байесовское исследование".
Построенный Фишелем специализированный робот обучался на 117 распространенных материалах - ткани, канцелярских и хозяйственных предметах. Роботу удалось правильно определить материал в 95 процентах случаев: он выбирал его и проводил в среднем пять поисковых движений. Сложности возникали всего в нескольких случаях, когда текстуры были очень похожими, так что даже человек не смог бы с точностью различить их.
Станет ли способность чувствовать причиной для замены людей роботами? Фишел и Лоэб отмечают, что в то время как их робот очень хорошо может определить похожие друг на друга текстуры, он пока не способен узнавать, что нужно человеку. Ученые говорят, что технология сенсорного робота может быть использована в протезах или для оказания помощи компаниям, где нужны специалисты для оценки потребительских товаров или даже кожи человека.
Лоэб и Фишел являются партнерами в SynTouch LLC, которая разрабатывает и производит тактильные датчики для мехатронных систем, имитирующих человеческую руку. Основанный в 2008 году стартап теперь продает BioTac датчики для других исследователей и производителей промышленных роботов и протезов.
