Buzz
Một nhóm kỹ sư từ Đại học Glasgow đã giới thiệu một mô hình 'da điện tử' mới mà họ tin rằng sẽ là bước tiến lớn trong lĩnh vực robot.
Robot có thể sớm cảm nhận đau nhờ sự phát triển của một loại da điện tử mới, có khả năng mô phỏng cảm giác khó chịu mà con người trải qua khi bị đau.
Những nhà khoa học đứng sau phát minh này đã tạo ra một bàn tay cơ học, trang bị làn da thông minh có khả năng học cách phản ứng với các kích thích từ bên ngoài như vật sắc nhọn đâm vào lòng bàn tay.
Lớp da này sử dụng một hệ thống xử lý mới dựa trên các bóng bán dẫn đặc biệt, có khả năng mô phỏng đường dẫn thần kinh của não để học cảm giác đau.
Trong nhiều thập kỷ, các chuyên gia đã nghiên cứu cách tạo ra làn da nhân tạo có khả năng cảm nhận, một phương pháp phổ biến là sử dụng một loạt các cảm biến trên bề mặt da điện tử để cho phép nó nhận biết tiếp xúc với một vật thể.
Tuy nhiên, các cảm biến này thường tạo ra một lượng lớn dữ liệu, mà việc xử lý và phản hồi đúng cách có thể mất nhiều thời gian cho máy tính, dẫn đến sự chậm trễ làm giảm hiệu quả tiềm năng của da trong các nhiệm vụ thời gian thực.
Một nhóm kỹ sư từ Đại học Glasgow đã giới thiệu một mô hình 'da điện tử' mới mà họ tin rằng sẽ đánh dấu một bước tiến lớn trong lĩnh vực robot.
Họ đã được truyền cảm hứng từ cách hệ thống thần kinh ngoại vi của con người xử lý các tín hiệu từ da để loại bỏ sự chậm trễ và giảm tiêu thụ năng lượng so với các ý tưởng trước đây.
Ngay sau khi da người bị tác động, hệ thống thần kinh ngoại vi bắt đầu xử lý tại điểm tiếp xúc, giảm khối lượng dữ liệu rồi chuyển thông tin đến não. Việc giảm khối lượng dữ liệu cho phép sử dụng hiệu quả các kênh liên lạc cần thiết để gửi dữ liệu đến não, sau đó được xử lý gần như ngay lập tức để cơ thể phản ứng một cách thích hợp.
Để tạo ra một lớp da điện tử có khả năng phản ứng như vậy, các nhà nghiên cứu đã in một mạng lưới gồm 168 bóng bán dẫn được làm từ dây nano oxit kẽm trực tiếp lên bề mặt nhựa dẻo. Sau đó, họ kết nối bóng bán dẫn với cảm biến da trên lòng bàn tay robot hình người.
Cảm biến ghi lại sự thay đổi trong điện trở khi nó được chạm vào, với một lần chạm nhẹ tương ứng với một sự thay đổi nhỏ và một lần chạm mạnh hơn sẽ tạo ra một sự thay đổi lớn hơn.
Các nhà khoa học cho biết hệ thống này được thiết kế để mô phỏng cách thức hoạt động của các tế bào thần kinh cảm giác trong cơ thể con người.
Trong các nguyên mẫu da điện tử trước đó, dữ liệu đầu vào sẽ được gửi đến một máy tính để xử lý, do đó thường có sự chậm trễ. Nhưng trong thiết kế này, một bo mạch được tích hợp trong da hoạt động như khớp thần kinh nhân tạo, giảm dữ liệu đầu vào thành một nhánh đơn giản và tăng tốc quá trình phản ứng.
Bằng cách đặt một ngưỡng điện áp đầu vào để kích thích, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng họ có thể khiến cho tay robot tự động rút lui khỏi một vật nhọn đâm vào lòng bàn tay. Tóm lại, robot đã học cách tránh xa cảm giác khó chịu thông qua việc xử lý thông tin mô phỏng cách hệ thống thần kinh của con người hoạt động.
Da điện tử này là một đột phá mới trong công nghệ robot linh hoạt, được phát triển bởi Nhóm Công nghệ Cảm biến và Điện tử của Đại học Glasgow (BEST), dưới sự lãnh đạo của Giáo sư Ravinder Dahiya.
Ông nói: “Tất cả chúng ta đều học cách phản ứng thích hợp với các kích thích bất ngờ như cơn đau để ngăn ta tự làm tổn thương mình. Tuy nhiên, sự phát triển của dạng da điện tử mới này không thực sự liên quan đến cảm giác đau tự nhiên - nó chỉ đơn giản là một cách để học hỏi từ các kích thích bên ngoài.”
“Những gì chúng tôi có thể tạo ra thông qua quá trình này là một lớp da điện tử thông minh có khả năng học tập ở cấp độ phần cứng, không cần gửi thông tin qua lại tới bộ xử lý máy tính trước khi thực hiện, tăng tốc đáng kể quá trình phản hồi bằng cách cắt giảm số lượng tính toán cần thiết.”
Fengyuan Liu, một thành viên của nhóm BEST và là đồng tác giả của nghiên cứu, nói thêm: “Trong tương lai, nghiên cứu này có thể là cơ sở cho một loại da điện tử tiên tiến hơn cho phép robot có khả năng khám phá và tương tác với thế giới theo cách hoàn toàn mới, hoặc chế tạo chân tay giả có khả năng đạt mức độ nhạy cảm gần như con người.”
Tham khảo: Mail
