الروبوتات قد تشعر بالألم قريبًا

يمكن للروبوتات أن تشعر بالألم قريبًا بفضل تطوير جلد إلكتروني جديد يمكنه محاكاة الأحاسيس غير المريحة يقول العلماء الذين يقفون وراء الاختراع إن اليد الميكانيكية المزودة بجلد ذكي أظهرت قدرة ملحوظة على تعلم التفاعل مع المحفزات الخارجية مثل ضربة في راحة اليد.

توصل فريق من المهندسين من جامعة جلاسكو الآن إلى نموذج أولي جديد “الجلد الإلكتروني” يعتقد أنه تقدم كبير في مجال الروبوتات الحساسة للمس. لقد استلهموا من كيفية تفسير الجهاز العصبي المحيطي للإنسان للإشارات من الجلد من أجل القضاء على التأخير واستهلاك الطاقة للمفاهيم السابقة. بمجرد أن يتلقى جلد الإنسان مدخلاً ، يبدأ الجهاز العصبي المحيطي بمعالجته عند نقطة الاتصال ، ويقلصه إلى المعلومات الحيوية فقط قبل إرساله إلى الدماغ.

يسمح هذا التقليل من البيانات الحسية بالاستخدام الفعال لقنوات الاتصال اللازمة لإرسال البيانات إلى الدماغ ، والذي يستجيب بعد ذلك على الفور تقريبًا حتى يتفاعل الجسم بشكل مناسب.

ونُشر البحث الجديد في مجلة Science Robotics .

لبناء جلد إلكتروني قادر على الاستجابة الفعالة من الناحية الحسابية ، مثل المشبك ، قام الباحثون بطباعة شبكة من 168 ترانزستورًا متشابكًا مصنوعة من أسلاك نانوية من أكسيد الزنك مباشرة على سطح سطح بلاستيكي مرن. ثم قاموا بتوصيل الترانزستور المشبكي بجهاز استشعار الجلد فوق كف يد إنسان على شكل إنسان.

يسجل المستشعر تغييراً في مقاومته الكهربائية عند لمسه ، بلمسة خفيفة تتوافق مع تغيير بسيط ولمسة أصعب تؤدي إلى تغيير أكبر.

قال العلماء إن هذه المدخلات مصممة لتقليد الطريقة التي تعمل بها الخلايا العصبية الحسية في جسم الإنسان.

في النماذج الأولية للجلد الإلكتروني ، سيتم إرسال بيانات الإدخال هذه إلى جهاز كمبيوتر لتتم معالجتها ، حيث غالبًا ما يكون هناك تأخير.

يستخدم الجلد الإلكتروني نوعًا جديدًا من نظام المعالجة يعتمد على “الترانزستورات المشبكية ، والتي تحاكي المسارات العصبية للدماغ من أجل التعلم”ولكن في هذا التصميم ، تعمل الدائرة المدمجة في الجلد كمشابك اصطناعية ، مما يقلل المدخلات إلى ارتفاع بسيط ويسرع عملية التفاعل.

استخدم الفريق المخرجات المتفاوتة لهذا الارتفاع في الجهد لتعليم الجلد الاستجابات المناسبة للألم المحاكى ، مما يحفز يد الروبوت على الاستجابة.

من خلال تحديد عتبة لجهد الإدخال لإحداث رد فعل ، وجد الباحثون أنه يمكنهم جعل الروبوت يرتد يده من ضربة حادة في وسط راحة يده.

بعبارة أخرى ، تعلمت الابتعاد عن مصدر الانزعاج المحاكى هذا من خلال عملية معالجة المعلومات على متن الطائرة التي تحاكي كيفية عمل الجهاز العصبي البشري.

إن تطوير الجلد الإلكتروني هو أحدث تقدم في الأسطح المطبوعة المرنة والمطاطة من مجموعة تقنيات الانحناء للإلكترونيات والاستشعار (BEST) التابعة لجامعة جلاسكو ، بقيادة البروفيسور رافيندر داهية.

وقال: “نتعلم جميعًا في وقت مبكر من حياتنا الاستجابة بشكل مناسب للمنبهات غير المتوقعة مثل الألم من أجل منعنا من إيذاء أنفسنا مرة أخرى”.

بالطبع ، لم يتضمن تطوير هذا الشكل الجديد من الجلد الإلكتروني إحداث الألم كما نعرفه – إنها ببساطة طريقة مختصرة لشرح عملية التعلم من المحفزات الخارجية.

أضاف Fengyuan Liu ، عضو مجموعة BEST والمؤلف المشارك للورقة: “ في المستقبل ، يمكن أن يكون هذا البحث أساسًا لجلد إلكتروني أكثر تقدمًا يمكّن الروبوتات القادرة على استكشاف العالم والتفاعل معه في عالم جديد. الطرق ، أو بناء أطراف صناعية قادرة على مستويات قريبة من حساسية اللمس لدى الإنسان.