Новости

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

*Эта статья представляет собой содержание 13-го выпуска «Half Moon Talk» за 2024 год.

Почему так сложно пожать руку роботу?

Младенцы могут тянуть жребий уже в возрасте 1 года, но позволить роботу научиться понимать — это то, что сотни ведущих журнальных статей не могут объяснить ясно.

Ученые говорят нам, что роботу труднее поднять воздушный шар или поднять стакан, чем играть в шахматы, как человек, говорить, как человек, или ходить, как человек. «Десять лет назад в нашем кругу была поговорка: «Не пожимайте руки роботам», — сказал Шэнь Гочжэнь, директор Института гибких электронных устройств и интеллектуального производства Пекинского технологического института.

Почему ты это сказал? Чего не хватает в том, как робот, не умеющий пожимать руки, взаимодействует с миром?

Без кожи все по-другому

оказалось--

«Раньше роботы не имели осязания и не могли контролировать свою силу. Пожимая руки людям, они не знали, когда отпустить руки. Если бы они не были осторожны, они могли бы раздробить кости людей». Руки». Ответ Шэнь Гочжэня раскрыл главную суть исследований роботов — тело робота. Не хватает одного человеческого органа, и он самый большой: кожи.

Без кожи роботам трудно иметь развитое осязание. Один из классических образов роботов в истории кино, «Эдвард руки-ножницы», случайно ранящий людей с применением силы, до сих пор не редкость в лабораториях робототехники.

По этой причине мы уже говорили о роботах, пишущих сочинения и играющих в шахматы, но нам еще предстоит услышать о роботах, умело выполняющих работу по дому.

На самом деле прикосновение представляет собой «комбинацию» множества сенсорных данных: места контакта, размера и направления контактной силы, температуры, текстуры и твердости контактного объекта (или даже бесконтактного объекта). Кожа может очень тонко улавливать эту информацию. Подсказки передаются в мозг, и инициируются многие из наших бессознательных реакций и действий.

Можно сказать, что кожа — это не только слой прикрепления площадью почти 2 квадратных метра на поверхности тела, но и связующее звено связи и взаимодействия между людьми и окружающим миром.

Итак, как насчет добавления скина роботу? Могут ли роботы воспринимать окружающую среду и адаптироваться к ней, как люди?

Роботизированная рука, оснащенная бионической трехмерной электронной кожей, взаимодействует с человеческой рукой

Электронный скин, что это такое?

Конечно, не все роботы в фильмах похожи на Эдварда.

Робот Алита, главная героиня фантастического фильма «Алита», хотя и худая, но она «шестиугольный воин». Ее боевая мощь основана на «черных технологиях», включая электронную кожу, которая более чувствительна, чем человеческая.

Да, электронная кожа. Позволяя роботам полностью воспринимать свое тело и окружающую среду, электронная кожа сегодня стала важной областью исследований в робототехнике.

После того, как у робота появится чувство осязания с помощью электронной кожи, он сможет более полно и точно считывать сигналы давления в окружающей среде, а его действия будут более гибкими и эффективными. Вообще говоря, нынешним роботам не хватает точной силовой обратной связи с объектами, что затрудняет точный захват небольших или мягких объектов и манипулирование ими. Электронная кожа может дать будущим роботам пару «умелых рук», и с ними, возможно, будет легко выполнять высокоточные операции.

Так что же такое электронная кожа?

Шэнь Гочжэнь предположил, что человеческая кожа состоит из эпидермиса, дермы и подкожной клетчатки, а электронная кожа имеет аналогичную «сэндвич-структуру», состоящую из электродных материалов, активных материалов и гибких подложек. Материал электрода служит слоем электрического соединения и расположен по обеим сторонам активного материала для приема и передачи электрических сигналов. Функция активного материала заключается в преобразовании стимулов окружающей среды в обнаруживаемые электрические сигналы; гибкая подложка отвечает за поддержку; Электронная кожа и соединение ее с корпусом робота подходят друг к другу.

Какие задачи необходимо решить для разработки электронной кожи? Первая проблема – «мягкость» материала. Ключ к электронной коже кроется в слове «мягкая». Материалы, которые могут служить кожей, должны быть гибкими и растягивающимися, а не жесткими и хрупкими. Как можно «мягко крутить пальцы»?

В настоящее время в научном сообществе существует три направления исследований. Первый фокусируется на физической гибкости и стремится разрабатывать материалы в меньших масштабах. Например, мягкий и биосовместимый наносремний может использоваться в качестве биохимического сенсора для достижения определенных функций кожи. Второй вариант опирается на структурную гибкость. Предпринимаются усилия по разработке различных новых механических структур из металлов и других материалов, таких как пружины, спирали, змеи... и превращению традиционных твердых материалов в новые материалы с хорошей способностью к растяжению и изгибу. Другие ученые пытаются преодолеть внутреннюю гибкость и изменить свойства полимерных материалов с помощью полимерной инженерии, чтобы они имели высокие свойства на растяжение и даже функции самовосстановления.

Чтобы разработать электронную кожу, мы должны также поработать над сенсорной функцией. Ощущение является основой для машин, которые могут воспринимать окружающую среду. Они могут определять давление и температуру, оценивать различные объекты, к которым прикасаются, и определять, является ли предмет в вашей руке персиком или яйцом. Датчики не требуются. Тактильный датчик должен максимально полно получать различные характеристики поверхности объекта контакта и предъявляет особенно высокие требования к чувствительности восприятия.

Гибкая, растягивающаяся, многофункциональная электронная кожа, разработанная командой Шэнь Гочжэня, может использоваться для мониторинга физиологических сигналов человека в режиме реального времени.

Кроме того, проблема заключается в том, как эффективно передавать сигналы, улавливаемые датчиками. Вопрос в том, как минимизировать потери сигналов при передаче в «мозг» робота?

Электронный скин, давай тоже такой?

Фактически, электронная кожа — это не только новое поколение оборудования для роботов, но и «достойное иметь» нас самих.

Сегодня, когда технология виртуальной реальности находится на подъеме, электронная кожа может стать важным помощником для людей в странствии по метавселенной. В виртуальном мире электронная кожа способна в наибольшей степени восстановить осязание, не только позволяя людям почти реалистично «прикасаться» к виртуальным объектам, но даже восстанавливая чувства, которые приносит людям ветерок, поток воды и огонь. значительно улучшая ощущение погружения и реальности.

Кроме того, электронная кожа может позволить пациентам с ожогами и ожогами, а также пациентам с ампутированными конечностями восстановить чувство осязания и продолжать наслаждаться лучшей жизнью.

Как электронная кожа может помочь обычным людям, физически и умственно способным? «Он может функционировать как устройство мониторинга здоровья человека. Электронная кожа находится в непосредственном контакте с телом человека и может напрямую измерять в режиме реального времени данные о состоянии нашего тела (такие как частота сердечных сокращений, температура тела, уровень сахара в крови и артериальное давление). ) с помощью высокоточных датчиков, что эквивалентно точности. Уровень «браслета здоровья» подскочил». Шэнь Гочжэнь сказал, что этот тип технологии созрел, и продукты будут постепенно выходить на рынок.

На самом деле у ученых есть более смелая идея – можно ли интегрировать функции смартфонов в электронную кожу? Если датчик электронной кожи достаточно чувствителен, схема плавная и работа стабильная, не логично ли было бы «нажимать» на разные положения электронной кожи для отправки и получения сообщений и совершения звонков?

Может быть, тогда мы действительно сможем отложить мобильные телефоны и спокойно выйти на улицу.

Оригинальное название «Смеете ли вы пожать руку роботу?» 》

Репортер Banyuetan: Чжан Маньзи / Редактор: Фань Чжунсю

Редактор: Цинь Дайсинь/Корректор: Чжан Цзыцин