Forskare har utvecklat en ny typ av konstgjord hud som gör att robotar kan känna både temperatur och tryck samtidigt – precis som människohud. Genombrottet kan bana väg för smartare robotar som interagerar med människor och deras omgivning på ett mycket mer naturligt sätt.
Forskningen leds av professor Seung Hwan Ko och hans team vid Seoul National University i Sydkorea, och resultaten har publicerats i tidskriften Nature Materials.
Människans hud är ett underbart sinnesorgan. Den skiljer snabbt mellan varmt och kallt, hårt och mjukt, slätt och grovt – och kombinerar all information nästan omedelbart. Denna förmåga hjälper oss att reagera självsäkert och fatta snabba beslut. Att ge robotar samma förmåga har länge varit en stor utmaning för forskare.
Läs: Vill du leva längre? Forskare tror att två timmars styrketräning i veckan kan vara tillräckligt
De flesta befintliga robotsystem använder flera olika sensorer staplade ovanpå varandra – en för tryck, en för temperatur och andra för olika typer av beröring. Även om detta fungerar, gör det enheten tjockare, mer komplex, långsammare och svårare att tillverka. Det kan också minska noggrannheten när olika sinnen ska uppfattas på exakt samma plats.
En sensor – två sinnen
För att lösa dessa problem skapade forskarteamet en enda, ultratunn sensor som kan växla mellan att mäta temperatur och tryck. Istället för flera lager är allt byggt i en flexibel enhet.
Sensorn består av ett litet nätverk av nanotrådar med en silverkärna omgiven av ett kopparoxidskal. Den speciella designen tillåter sensorn att växla mellan temperatur- och tryckläge upp till 16 gånger per sekund.
Eftersom sensorn är så tunn reagerar den extremt snabbt. Den kan upptäcka tryck på mindre än en mikrosekund – och temperaturförändringar på millisekunder. Denna snabba respons är avgörande för robotar som behöver reagera omedelbart när de hanterar föremål eller arbetar med människor.
Forskarna kopplade sensorn till ett trådlöst elektronikkort och artificiell intelligens. AI:n lärde sig att känna igen olika objekt genom att analysera både temperatur- och tryckinformation samtidigt.
När AI:n endast använde temperatur- eller tryckdata kunde den identifiera objekt med cirka 65 procents noggrannhet. Men när båda typerna av information kombinerades steg noggrannheten till 95 procent – även när datamängden minskades behöll systemet en imponerande noggrannhetsgrad på över 94 procent.
Arbetar utanför labbet
Teamet testade också teknologin med en fingertoppsstor sensor kopplad till en trådlös enhet. I detta experiment identifierade systemet 20 vanliga vardagsföremål med 83 procents noggrannhet – ett tydligt bevis på att teknologin fungerar i verkliga situationer.
Forskarna utökade sedan designen till ett större sensorfält som kan mäta både tryck och temperatur över en yta. Lösningen liknar människohud – vilket antyder att framtidens robotar en dag kan få konstgjord hud över stora delar av sina kroppar.
Från robotik till proteser
Teknologin kan ha många praktiska tillämpningar utöver robotik. Den kan förbättra proteser genom att ge användarna en bättre känsel. Den kan också användas i bärbar elektronisk hud, mjuka robotar, robothänder som försiktigt kan greppa ömtåliga föremål – och avancerade gränssnitt mellan människa och maskin.
Professor Ko säger att studien är den första som visar att både temperatur och tryck kan mätas i en enda ultratunn enhet – utan att stapla flera sensorer. Han tror att teknologin kan bli en nyckelbyggsten för framtidens robotar – robotar som kan känna och reagera på sin omgivning nästan lika naturligt som människor.
Hafþór ”Berget” Björnssons lilla fru svarar på frågan som alla alltid ställer henne
