SPS AMPER 2019 Schunk EuroBlech Murrelektronik

Roboti získávají další lidský smysl: hmat

Robotické ruce už nejsou žádnou novinkou, mechanické uchopovače dosáhly značného stupně dokonalosti, a šikovné mechanické kopie nejdokonalejšího nástroje člověka - lidské ruky zformované vývojem v průběhu milionů let - jsou už realitou. Zatím však většinou postrádaly jednu důležitou vlastnost, které je odlišovala od originálu: hmatové schopnosti, umožňující reagovat na různé podmínky prostředí (či povrchů), s nímž jsou v kontaktu.  

 

Výzkumníci z Viterbi School of Engineering univerzity v Jižní Kalifornii (University of Southern California - USC) ve studii publikované ve Frontiers in Neurorobotics ukazují na příkladu robota vybaveného speciálními senzory možnosti hmatové detekce různých předmětů, resp. rozeznávání jejich povrchů obdobným způsobem, jako to činí lidé pomocí svých citlivých prstů.

Senzory místo nervů
Vtip je v tom, že nemusí být nutné napodobit do detailů lidský prst, ale dát jeho robotické alternativě obdobné možnosti pomocí série citlivých senzorů. Výzkumníci tak vyrobili mechanickou kopii prstu vybavenou soustavou citlivých senzorů, jejichž úkolem je zjišťovat informace o struktuře a přenášet signály o struktuře povrchu či materiálu, kterého se dotýká. Zatímco člověk rozpoznává povrchy a jejich charakteristiku hmatem pomocí kůže a nervových zakončení, které přenášejí do centrální nervové soustavy signály, jež následně zpracovává mozek, a analyzuje je na základě vzorků získaných z předchozích zkušeností, u robotů nastupují na pomoc detekční technologie.
Příkladem je systém BioTac, který vyvinula společnost SynTouch. Jde v podstatě o obdobu funkce lidského prstu, nervy ale zastupuje soustava vysoce citlivých senzorů uvnitř „umělého prstu” umístěných v kapalině, která je obalena jemnou látkou. Podobně jako u lidského prstu i BioTac rozpoznává texturu stejně jako lidský prst přejetím přes neznámý povrch a podle vibrací, které se přenášejí z „umělé kůže do umělých nervů“ detekuje, o jaký povrch nebo texturu se jedná. Klouže přes texturu povrchu, přičemž „umělá kůže” vibruje charakteristickými způsoby. Tyto jemné vibrace, typické pro určitý materiál či povrch, jsou detekovány a zaznamenávány hydrofonem uvnitř jádra prstu (podobného kosti v tom lidském). Lidský prst používá podobných vibrací pro identifikaci textury, ale BioTac je ještě citlivější a robotický prst stejnou věc - rozeznání povrchu - zvládne mnohem přesněji.

Přesnější, než člověk
To je dáno tím, že přestože mají lidské prsty přirozenou schopnost hmatem rozeznávat různé povrchy, problém je, že některé druhy materiálů (resp. struktura jejich povrchu) jsou si značně podobné a člověk je už hmatem nedokáže úplně přesně a spolehlivě od sebe rozpoznat. Robotický prst, vybavený mnohem citlivějšími snímači, a pracující na základě „naskenovaných” informací analyzovaných pomocí inteligentních výkonných algoriotmů však dokáže rozlišit i velmi podobné povrchy či materiály. Pro přesnější rozpoznání přejede robotický prst se senzory povrch několikrát, aby získal více dat. Výsledkem je určení materiálu (povrchu) s vysokou přesností. Tvůrci uvádějí přesností kolem 95 % v rámci 117 materiálů, které byly k dispozici pro učení.
Jednou z možností použití této technologie jsou např. dokonalejší protézy, díky nimž by postižení mohli získat v budoucnu nejen chybějící končetiny, ale částečně i hmat, o který kvůli amputované ruce přišli, nebo vybavení osobních asistenčních robotů, kteří tak budou moci poskytovat díky citlivějším manipulátorům lepší služby. Podobně tak roboti pracující ve výrobě budou moci lépe rozeznávat materiály, s nimiž manipulují, např. na základě jejich povrchu. S příslušnými senzory budou mít k dispozici podobná data - vjemy - jako člověk.
 

 
Publikováno: 20. 11. 2014 | Počet zobrazení: 1159 článek mě zaujal 228
Zaujal Vás tento článek?
Ano