Dzięki nowym badaniom roboty zyskają mięsistą twarz (i uśmiech).

Inżynierowie w Japonii próbują zmusić roboty do naśladowania typowo ludzkiego wyrazu twarzy: uśmiechu.

Z komórek ludzkiej skóry wykonali maskę na twarz i przymocowali ją do robotów, stosując nowatorską technikę. Wiązanie jest ukryte, a maska ​​jest na tyle elastyczna, że ​​można ją wygiąć w dół w grymasie lub w górę w figlarny uśmiech.

Efekt jest czymś pomiędzy przerażającą maską Hannibala Lectera a postacią z gliny Gumby’ego.

Naukowcy twierdzą jednak, że prototypy torują drogę bardziej wyrafinowanym robotom, których warstwa zewnętrzna jest zarówno elastyczna, jak i wystarczająco wytrzymała, aby chronić maszynę, nadając jej bardziej ludzki wygląd.

Oprócz wyrazistości, „odpowiednik skóry”, jak to nazywają naukowcy, wytwarzany w laboratorium z żywych komórek skóry, może tworzyć blizny i oparzenia, a także leczyć się w ten sposób badanie opublikowane 25 czerwca w czasopiśmie Cell Reports Physical Science.

„Twarze i wyraz twarzy przypominający ludzkie poprawiają komunikację i empatię w interakcji człowiek-robot, dzięki czemu roboty są skuteczniejsze w opiece zdrowotnej, usługach i towarzystwie” – stwierdził Shoji Takeuchi, profesor na Uniwersytecie Tokijskim i główny badacz badania. E-mail.

Badania odbywają się na tle coraz szerszego rozprzestrzeniania się robotów na halach fabrycznych.

Tam było 3,9 mln robotów przemysłowych Według Międzynarodowej Federacji Robotyki do 2022 roku na całym świecie na liniach montażowych w branży motoryzacyjnej, elektronicznej i innych środowiskach pracy będzie pracować około 1000 pracowników.

Podgrupę całej populacji robotów stanowią tzw. humanoidy. Są to maszyny o dwóch ramionach i dwóch nogach, zdolne do pracy w środowiskach zbudowanych z myślą o pracy ludzkiej, takich jak fabryki, ale także w hotelarstwie, służbie zdrowia i edukacji.

Carsten Heer, rzecznik federacji, powiedział, że humanoidy to „ekscytujący obszar rozwoju”, ale wprowadzenie ich na rynek masowy będzie skomplikowane i może być utrudnione ze względu na koszty.

Niemniej jednak rząd chiński ogłosił w październiku 2023 r. cel Masowa produkcja humanoidów do 2025 r., co według niego doprowadzi do znacznego wzrostu produktywności przemysłu.

Przez dziesięciolecia inżynierowie zajmujący się robotyką eksperymentowali z materiałami w nadziei znalezienia czegoś, co ochroni złożoną maszynerię robota, a jednocześnie będzie wystarczająco miękkie i lekkie, aby umożliwić różnorodne zastosowania.

Jeśli powierzchnia robota zostanie wgnieciona lub zarysowana, może to spowodować awarię maszyny, dlatego też zdolność do samodzielnej naprawy jest „krytyczną cechą” robotów humanoidalnych – wyjaśnili naukowcy w artykule.

Nowatorska metoda mocowania do skóry stanowi postęp w powstającej dziedzinie robotyki „biohybrydowej”, która łączy inżynierię mechaniczną z inżynierią genetyczną i tkankową, powiedział Kevin Lynch, kierownik 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 samolecząca się skóra w robotach biohybrydowych”.

Dodał, że w badaniu nie uwzględniono możliwości samoleczenia skóry robotów bez wsparcia zewnętrznego.

Oprócz kwestii materiałów takie roboty mają także związek z realizmem. Ważne jest, aby znaleźć sposoby na nadanie maszynie cech, które sprawią, że jej wygląd i zachowanie będą bardziej ludzkie, np. zdolność do uśmiechania się.

Naukowcy, w tym profesor Takeuchi i jego współpracownicy z Uniwersytetu Tokijskiego, od lat pracują z ludzką skórą stworzoną w laboratorium.

W 2022 roku zespół badawczy to zrobi opracował palec robota Są pokryte żywą skórą, dzięki czemu palce maszyny zginają się jak palce ludzkie, co zapewnia jej wrażliwość dotykową potrzebną do potencjalnego wykonywania bardziej precyzyjnych zadań.

Zespół profesora Takeuchi próbował zakotwiczyć skórę za pomocą minihaczyków, ale powodowały one pęknięcia podczas ruchu robota. Dlatego zespół postanowił naśladować więzadła, maleńkie pasma luźnej tkanki łączące kości.

Członkowie zespołu wywiercili w robocie małe otwory w kształcie litery V, nałożyli żel zawierający kolagen, który uszczelnił otwory i przymocował sztuczną skórę do robota.

„To podejście integruje tradycyjne sztywne roboty z miękką, biologiczną skórą, czyniąc je bardziej «ludzkimi»” – mówi Yifan Wang, adiunkt na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej Uniwersytetu Technologicznego Nanyang w Singapurze, który bada „miękkie roboty .”, które imitują stworzenia biologiczne.

Wiązanie skóry daje także robotowi biohybrydowemu potencjał odczuwania, przybliżając naukę o krok do fantasy science fiction.

„Może to otworzyć przed robotem możliwości postrzegania ludzi i bezpiecznej interakcji z nimi” – powiedział profesor Wang.

Twarze robotów ze sztuczną skórą w laboratorium profesora Takeuchi nie są w stanie wykryć dotyku, zmian temperatury ani innych bodźców zewnętrznych.

Profesor Takeuchi powiedział, że to jego kolejny cel badawczy.

„Naszym celem jest stworzenie skóry, która możliwie najdokładniej naśladuje funkcjonalność prawdziwej skóry, poprzez stopniowe budowanie ważnych składników, takich jak naczynia krwionośne, nerwy, gruczoły potowe, gruczoły łojowe i mieszki włosowe” – powiedział.

Zamiast systemów neuronowych zapewniających czucie w ludzkim ciele, elektronika robota musiałaby generować sygnał czujnika, co według profesora Wanga wymagałoby znacznie więcej czasu i badań.