Inżynierowie w Japonii starają się, aby roboty naśladowały ten szczególnie ludzki wyraz twarzy – uśmiech.
Stworzyli maskę na twarz z komórek ludzkiej skóry i przymocowali ją do robotów za pomocą nowatorskiej techniki, która ukrywa wiązanie i jest na tyle elastyczna, że zmienia się w grymas lub w górę w delikatny uśmiech.
Efekt jest czymś pomiędzy przerażającą maską Hannibala Lectera a figurką Claymation Gumby.
Naukowcy twierdzą jednak, że prototypy torują drogę bardziej wyrafinowanym robotom, których warstwa zewnętrzna jest wystarczająco elastyczna i trwała, aby chronić maszynę, jednocześnie nadając jej bardziej ludzki wygląd.
Oprócz ekspresji „odpowiednik skóry”, jak nazywają go naukowcy, który powstaje w laboratorium z żywych komórek skóry, może powodować blizny i oparzenia, a także samoistnie się goić, zgodnie z badanie opublikowane 25 czerwca w czasopiśmie Cell Reports Physical Science.
„Ludzkie twarze i wyrazy twarzy poprawiają komunikację i empatię w interakcjach człowiek-robot, dzięki czemu roboty są skuteczniejsze w rolach związanych z opieką zdrowotną, usługami i towarzyszeniem” – powiedział w wiadomości e-mail Shoji Takeuchi, profesor Uniwersytetu Tokijskiego i główny badacz w badaniu.
Badania mają miejsce w momencie, gdy roboty stają się coraz bardziej wszechobecne w halach produkcyjnych.
Byli 3,9 mln robotów przemysłowych Według Międzynarodowej Federacji Robotyki w 2022 r. będzie pracować na liniach montażowych samochodów i elektroniki oraz w innych miejscach pracy.
Podzbiór całego asortymentu robotów obejmuje tak zwane humanoidy, maszyny zaprojektowane z dwoma ramionami i dwiema nogami, które umożliwiają im pracę w środowiskach zbudowanych z myślą o pracownikach ludzkich, takich jak fabryki, ale także w hotelarstwie, opiece zdrowotnej i edukacji.
Carsten Heer, rzecznik federacji, powiedział, że humanoidy stanowią „ekscytujący obszar rozwoju”, ale przyjęcie ich na rynek masowy byłoby złożone i mogłoby być ograniczone kosztami.
Mimo to w październiku 2023 r. chiński rząd ogłosił cel masowa produkcja humanoidów do 2025 r., co według przewidywań znacznie zwiększy produktywność przemysłu.
Przez dekady, inżynierowie-robotyści eksperymentowali z materiałamimając nadzieję znaleźć coś, co będzie jednocześnie chronić złożoną maszynerię robota, a jednocześnie będzie wystarczająco miękkie i lekkie, aby zapewnić szeroki zakres zastosowań.
Jeśli powierzchnia robota zostanie wgnieciona lub zarysowana, może to doprowadzić do nieprawidłowego działania maszyny, przez co zdolność do samonaprawy staje się „krytyczną cechą” robotów humanoidalnych – stwierdzili naukowcy w artykule.
Nowatorska metoda przyczepiania się do skóry stanowi postęp w rodzącej się dziedzinie robotyki „biohybrydowej”, która integruje inżynierię mechaniczną z inżynierią genetyczną i tkankową, powiedział Kevin Lynch, dyrektor Centrum Robotyki i Biosystemów na Northwestern University.
„To badanie stanowi innowacyjny wkład w problem zakotwiczenia sztucznej skóry w materiale znajdującym się pod spodem” – stwierdził profesor Lynch, dodając, że „żywa skóra może pomóc nam w zdobyciu świętego Graala, jakim jest samonaprawiająca się skóra w robotach biohybrydowych”.
Dodał, że badanie nie uwzględnia możliwości samoleczenia skóry robotów bez wsparcia zewnętrznego.
W przypadku takich robotów wyzwaniem jest kwestia prawdopodobieństwa — znalezienie sposobów na wyposażenie maszyny w cechy, które sprawią, że będzie wyglądała i zachowywała się bardziej jak człowiek, na przykład zdolność do uśmiechania się.
Naukowcy, w tym profesor Takeuchi i jego współpracownicy z Uniwersytetu Tokijskiego, od lat pracują z ludzką skórą wytworzoną w laboratorium.
W 2022 roku zespół badawczy opracował robotyczny palec pokryty żywą skórą, dzięki czemu palec maszyny zgina się jak ludzki palec, zapewniając mu wrażliwość dotykową do potencjalnego wykonywania bardziej precyzyjnych zadań.
Zespół profesora Takeuchi próbował zakotwiczyć skórę za pomocą minihaczyków, ale powodowały one łzy podczas ruchu robota. Dlatego zespół postanowił naśladować więzadła, maleńkie liny luźnej tkanki łączące kości.
Członkowie zespołu wywiercili w robocie małe otwory w kształcie litery V i nałożyli żel zawierający kolagen, który zatkał otwory i przymocował sztuczną skórę do robota.
„To podejście integruje tradycyjne sztywne roboty z miękką, biologiczną skórą, dzięki czemu stają się bardziej „ludzkie”” – powiedział Yifan Wang, adiunkt w szkole inżynierii mechanicznej i lotniczej na Uniwersytecie Technologicznym Nanyang w Singapurze, który prowadzi badania nad „miękkimi robotami”, które naśladują biologiczne stworzenia.
Wiązanie skóry daje również biohybrydowemu robotowi potencjał do odczuwania wrażeń, zbliżając naukę o krok do fantastyki naukowej.
„Mogłoby to stworzyć robotowi możliwość wykrywania ludzi i bezpiecznej interakcji z ludźmi” – powiedział profesor Wang.
Twarze robotów ze sztuczną skórą w laboratorium profesora Takeuchiego nie są w stanie wyczuwać dotyku, zmian temperatury ani innych bodźców zewnętrznych.
Profesor Takeuchi powiedział, że to jest jego kolejny cel badań.
„Naszym celem jest stworzenie skóry, która będzie wiernie odzwierciedlać funkcjonalność prawdziwej skóry, poprzez stopniową budowę niezbędnych komponentów, takich jak naczynia krwionośne, nerwy, gruczoły potowe, gruczoły łojowe i mieszki włosowe” – wyjaśnił.
Zamiast układów neuronowych, które przekazują bodźce w ciele człowieka, elektronika robota musiałaby zasilać sygnał czujnika — rozwój ten, jak twierdzi profesor Wang, wymagałby znacznie więcej czasu i badań.
