Posnemanje človeškega dotika bo pomembno pri humanoidnih robotskih pomočnikih
Marjan Kodelja 15. novembra 2017 ob 05:43

V življenju se naučimo, česa se lahko dotaknemo, kako previdno moramo predmet prijeti, da ga ne poškodujemo, in česa ne smemo, saj bomo začutili bolečino. Pomaga pet milijonov čutnih celic v koži, ki ima pri odraslem človeku površino med poldrugim in dvema kvadratnima metroma. Ne občutimo pa le bolečine, tudi nežni dotik, hladen vetrič in sončne žarke.

Danes umetna roka spusti kozarec, poln vode, ali zmečka plastični kozarček, ker ne »ve«, kako krhki so in iz kakšnega materiala so. Tipični »roboti« s kamero skenirajo prostor in v njem iščejo predmet, na konici mehanskih prstov pa imajo tipala pritiska, da vedo, kako močno so ga zgrabili. Iz česa je predmet, določi robotov vid, ne pa njegova tipala dotika. Človek se zanaša na oboje, na vid in tudi na dotik.

Robot bi potreboval več kot le kamero in nekaj tipal pritiska. Rešitev je v tako imenovani mehanski koži. V človeški koži so prosti živčni končiči, ki se odzivajo na bolečino, in Meissnerjeva telesca, ki nam dajo občutek dotika. Znanstveniki bi radi to posnemali in v enem primeru so izdelali majhne module, v katerih so tipalo temperature, tipalo pospeška in infrardeče bližinsko tipalo (tipalo razdalje). Modul ima površino petih kvadratnih centimetrov, nadzira pa ga 32-bitni mikroprocesor. Vsak modul ima svoj program in ga je treba samostojno nastaviti, prav tako je treba nastaviti tudi robota, ko mu dodajajo module. Metoda deluje, če je modulov na robotu malo – doslej so jih na robota namestili največ 31. Odpove pa, ko bi želeli izdelati res občutljivo kožo robota, kjer bi bili ti moduli manjši in bi jih bilo nekaj sto ali celo nekaj tisoč. Zato iščejo načine, kako izdelati gradnike umetne kože, ki bi se sami nastavili in svojo prisotnost na telesu samodejno oznanili robotovim »možganom«.

Moduli ne komunicirajo neposredno z računalnikom.

Namesto tega ima vsak svojo unikatno identifikacijsko številko, povezan pa je s sosednjim modulom. Podatki potujejo od enega vozlišča do naslednjega, dokler ne pridejo do računalnika. Če kakšen modul odpove, sistem poišče alternativno pot. Čas prenosa podatkov na ta način je kratek, saj modul sporoči podatke v manj kot eni milisekundi. Koliko časa preteče, da pride podatek v računalnik, je odvisno od dolžine poti (števila modulov na poti), vendar naj bi se gibal med dvema in tremi milisekundami. Za primerjavo: človek potrebuje 200 do 300 milisekund, preden se odzove na dražljaj čutne celice v koži.

Umetna koža pa bi morala početi še kaj drugega kot se le odzivati na dotik ali spremembo temperature. Skozi njo bi moral robot spoznavati samega sebe in oceniti, kje se konča njegovo telo in se začne njegova okolica. To bo pomemben korak v smeri inteligentnih strojev, ki bodo znali komunicirati s človekom v njem razumljivi obliki. Za zdaj pa je robotu malo mar, kam se obrne in kako premakne okončine (morda pri tem celo koga ali kaj poškoduje), in ne ve, da na primer ne more dvigniti noge, ker je ta poškodovana. Še vedno bo poskušal hoditi, ker mu tako ukazuje program in ker ne ve, da je nekaj narobe z njegovim telesom. Želja je, da bi umetna koža to spremenila, saj bi njena tipala zaznala vsako »napako«. Robot pa bi se lahko prek nje učil, tako kot se uči otrok, kaj lahko prime, ker je občutek prijeten, in česa ne sme, kar ga bo zabolelo. Bo pa preteklo še nekaj časa, preden bodo moduli postali dovolj majhni in bo vsa umetna koža dovolj elastična oziroma fleksibilna, da se bo prilagodila robotovemu telesu.

 

Naroči se na redna vsakotedenska e-poštna obvestila o novih prispevkih na naši strani.


 

Dotik človeka – kako čuti koža

Koža je naš najraznovrstnejši in hkrati največji organ. Ščiti nas pred poškodbami in po potrebi telo greje ali hladi. S kožo tudi spoznavamo okolico.

  1. V ožjem pomenu ločimo vrhnjico (epidermis) in debelejšo usnjico. Podkožje (subkutis) je globoka plast pod usnjico. Sestavlja ga rahlo vezivo in več ali manj maščobe, ki preprečujejo oddajanje toplote in tudi varujejo globlje ležeče organe.
  2. Hrbtenjača prestreže signale kože, kot je bolečina, a jih ne pošlje naprej možganom, temveč se takoj nanje odzove z zaščitnim refleksom.
  3. Možgani analizirajo podatke čutnih celic in te primerjajo s preteklimi izkušnjami. Zato lahko človek spozna tudi najmanjše razlike v strukturi prijetega predmeta.
  4. Okoli pet milijonov čutnih celic. Najpomembnejše so: Paccinijeva telesca, ki so občutljiva predvsem za pritisk. Meissnerjeva telesca so ovalne oblike in posredujejo občutke mehanskega pritiska in dotika. Krausejeva telesca so podobna Paccinijevim in posredujejo občutke mraza. Prosti živčni končiči, ki segajo v bradavičaste izrastke (papile) in vrhnjico, pa posredujejo občutke bolečine in temperature.

Prednosti in slabosti:

(+) koža se regenerira

(+) je zelo občutljiva

(+) varuje telo

(-) počasen odziv

(-) zaradi staranja postane ranljiva

Dotik stroja – kako čuti robot

Znanstveniki se trudijo razviti umetno kožo, ki bi robotu omogočila spoznavanje okolice in lastnega telesa.

  1. Modularna oblika omogoča povezovanje modulov v celoto. Modul ni neposredno povezan z računalnikom (možgani robota), temveč podatke pošilja sosednjemu modulu, ki jih posreduje naprej.
  2. Vsak modul ima 32-bitni procesor, šest temperaturnih tipal, štiri infrardeča tipala (tipalo dotika) in tipalo pospeška, ki zazna premikanje.
  3. Sistem je sposoben podatke iz modulov prejeti in obdelati v času med dvema in tremi milisekundami.
  4. Podatkovna baza so možgani robota, saj primerja signale umetne kože in na njihovi podlagi pove robotu, kako naj se odzove.

 

Prednosti in slabosti:

(+) hiter odziv

(+) je enostavno razširljiva

(-) moduli so veliki

(-) moduli so trdni in se ne prilagajajo površini telesa (niso fleksibilni)

(-) ni regeneracije

Avtor Marjan Kodelja
mm
Marjan se s tehnološkim novinarstvom ukvarja od leta 1997 in v tem času je videl že mnogo stvari, ki se nikoli niso uveljavile ali pa so imele kratek čas trajanja. Začel je pri računalniški reviji Moj mikro in ter 2000 postal njen urednik. Veliko kasneje je bil urednik naprej tednika Stop in nato še tednika Vklop, trenutno pa kruh služi s pisanjem tehnoloških člankov.
Marjan Kodelja - prispevki
Brez komentarjev

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen. * označuje zahtevana polja