ZespóÅ‚ naukowców z Uniwersytetu w Edynburgu opracowaÅ‚ elektronicznÄ… skórÄ™. Odkrycie przyczyni siÄ™ do rozwoju miÄ™kkich robotów, które osiÄ…gnÄ… dużo wyższy niż obecnie poziom biomimetyzmu – urzÄ…dzenia zyskajÄ… fizycznÄ… samoÅ›wiadomość podobnÄ… do tej, jakÄ… wykazujÄ… ludzie i zwierzÄ™ta. To kluczowe na przykÅ‚ad dla usprawnienia przebiegu zabiegów chirurgicznych, wykonywanych w sposób maÅ‚oinwazyjny lub przez dostÄ™p endoskopowy. MożliwoÅ›ci e-skóry nie ograniczajÄ… siÄ™ jednak tylko do sal operacyjnych – ich wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci bÄ™dzie można wykorzystać miÄ™dzy innymi w urzÄ…dzeniach ubieralnych, mierzÄ…cych parametry organizmu.
– Elastyczna e-skóra ma wielowarstwowÄ… strukturÄ™ i zawiera ukÅ‚ad pikseli skóry do odbierania lokalnych i globalnych sekwencji robota miÄ™kkiego. Skóra ma strukturÄ™ moduÅ‚owÄ… i przy jej wytwarzaniu zastosowano wypalanie laserowe i druk 3D. Jest wykonana z materiaÅ‚ów miÄ™kkich, takich jak silikon, ciekÅ‚e metale i sadza techniczna oraz ma grubość 1 mm. ZaprojektowaliÅ›my ukÅ‚ad elektroniczny z czujnikami, który przesyÅ‚a zmienne napiÄ™cie o okreÅ›lonej czÄ™stotliwoÅ›ci do ukÅ‚adu pikseli skóry, i zarejestrowaliÅ›my reakcjÄ™ skóry – wyjaÅ›nia w rozmowie z agencjÄ… Newseria Innowacje dr Yunjie Yang z Instytutu Komunikacji Cyfrowej Uniwersytetu w Edynburgu.
Opracowana przez naukowców struktura ma ogromne znaczenie dla zwiÄ™kszenia funkcjonalnoÅ›ci miÄ™kkich robotów. Daje im poziom fizycznej samoÅ›wiadomoÅ›ci podobny do tego, jaki majÄ… ludzie i zwierzÄ™ta. Technologia ta jest w stanie wykryć szereg zÅ‚ożonych ruchów zwiÄ…zanych ze zginaniem, rozciÄ…ganiem i skrÄ™caniem, jakie zachodzÄ… w każdej części urzÄ…dzenia.
– Ruch i zmiana ksztaÅ‚tu robotów miÄ™kkich wpÅ‚ywajÄ… na zmianÄ™ sygnaÅ‚u odbieranego ze skóry. NastÄ™pnie sygnaÅ‚y te sÄ… przekazywane do procesora cyfrowego, który można porównać do mózgu robota. OpracowaliÅ›my metodÄ™ uczenia maszynowego, która ma sÅ‚użyć przeÅ‚ożeniu sygnaÅ‚ów ze skóry na trójwymiarowe ksztaÅ‚ty robota miÄ™kkiego – wskazuje dr Yunjie Yang.
E-skóra może znaleźć zastosowanie zwÅ‚aszcza w manipulatorach wykorzystywanych przy operacjach chirurgicznych, zwÅ‚aszcza w zabiegach maÅ‚oinwazyjnych lub wykonywanych endoskopowo. W takich zastosowaniach niezwykle istotny jest ksztaÅ‚t manipulatora, a przy tym nie można uzyskać o nim wizualnej informacji zwrotnej.
– JeÅ›li wyobrazimy sobie wykorzystanie manipulatora, żeby zajrzeć do wnÄ™trza organizmu ludzkiego, w takiej sytuacji możliwoÅ›ci uzyskania informacji o bieżącej konfiguracji manipulatora sÄ… bardzo ograniczone, ale jednoczeÅ›nie niezbÄ™dna jest bardzo Å›cisÅ‚a kontrola nad manipulatorem. Można znaleźć alternatywne sposoby na ustalenie ksztaÅ‚tu manipulatora lub wyposażyć manipulator w technologiÄ™ propriocepcji, umożliwiajÄ…cÄ… Å›wiadomość ruchu. E-skóra jest prawdopodobnie bardziej odpowiednia do tego rodzaju zastosowaÅ„. Można zaprojektować e-skórÄ™, która wyglÄ…da jak rÄ™kawiczka lub rÄ™kaw, który można naÅ‚ożyć na manipulator i po przeprowadzeniu uczenia robota bÄ™dzie można dokÅ‚adnie ustalić konfiguracjÄ™ manipulatora bez żadnej wizualnej informacji zwrotnej – podkreÅ›la dr Francesco Giorgio-Serchi, wykÅ‚adowca w dziedzinie robotyki przemysÅ‚owej na Uniwersytecie w Edynburgu.
Jak mówiÄ… twórcy, gÅ‚ównÄ… zaletÄ… e-skóry jest możliwość rekonstrukcji ksztaÅ‚tu przedmiotu miÄ™kkiego w czasie rzeczywistym. Po naÅ‚ożeniu tej struktury na manipulator lub na caÅ‚Ä… powierzchniÄ™ robota miÄ™kkiego można bÅ‚yskawicznie uzyskać informacje na temat ksztaÅ‚tu i ruchu przedmiotu.
– KolejnÄ… zaletÄ… technologii e-skóry jest to, że obecnie jest ona zaprojektowana w sposób modularny, czyli polega na budowie segmentów, które nastÄ™pnie można poÅ‚Ä…czyć, aby pokryć niÄ… dowolnego rodzaju powierzchniÄ™. Opisujemy to w ten sposób, że technologia jest niezależna od ksztaÅ‚tu przedmiotu – można jej użyć na manipulatorze miÄ™kkim, na dÅ‚oni, kuli, dosÅ‚ownie na wszystkim, o ile da siÄ™ pokryć danÄ… powierzchniÄ™ e-skórÄ…, można jÄ… dowolnie ksztaÅ‚tować. W naszym przypadku pierwszym zastosowaniem byÅ‚y manipulatory miÄ™kkie, ale nie ma przeszkód, aby stosować jÄ… w branży tekstylnej, czyli na przykÅ‚ad w urzÄ…dzeniach noszonych na ciele. ZaÅ‚óżmy, że chcemy monitorować parametry kinematyczne sportowca, aby zoptymalizować jego wyniki lub wprowadzić program rehabilitacji. W tym celu podstawÄ… sÄ… informacje na temat kinematyki ruchu danej osoby. Do wszystkich tych zastosowaÅ„ e-skóra bÄ™dzie idealnym rozwiÄ…zaniem – przekonuje dr Francesco Giorgio-Serchi.
Obecnie twórcy pracujÄ… nad rozszerzeniem możliwoÅ›ci sensorycznych e-skóry, zarówno w przypadku ruchu ciaÅ‚a, jak i bodźców z otoczenia, dotyczÄ…cych na przykÅ‚ad struktury, temperatury i ciÅ›nienia. Rozwijana jest także technologia wytwarzania e-skóry. Naukowcy dążą do uproszczenia procesu i podniesienia jakoÅ›ci. TrwajÄ… prace nad prototypem robota miÄ™kkiego zintegrowanego z e-skórÄ….
– JednoczeÅ›nie aktywnie wspieramy Å›cieżki komercjalizacji technologii e-skóry w szpitalach. Mamy nadziejÄ™, że w najbliższej przyszÅ‚oÅ›ci ta technologia może znaleźć szerokie zastosowania nie tylko w sektorze robotyki, ale także w wielu innych sektorach z korzyÅ›ciÄ… dla caÅ‚ego spoÅ‚eczeÅ„stwa – zaznacza dr Yunjie Yang.
Analitycy Emergen Research szacujÄ…, że Å›wiatowy rynek technologii biomimetycznych, który byÅ‚ w 2019 roku wyceniany na 8,2 mld dol., do 2027 roku wypracuje roczny przychód siÄ™gajÄ…cy 17,7 mld dol.