Bagong Robotic Skin Nagpapahintulot sa mga Makina na Makaramdam na Katulad ng Tao

A team of engineers from the University of Cambridge and University College London collaborated to create robotic skin that can equip nearly any machine with the ability to sense. Their unique approach leverages multi-modal sensors, hydrogel materials, and machine learning to create a new level of tactile feedback that has the potential to create prosthetics that can feel and much more. Here’s what you need to know.

Kung Bakit Mahalaga ang Paghipo sa Robotics

Ang limang pandama na nagbibigay-daan sa mga tao na mag-navigate sa mundo ay mahalaga rin sa paglikha ng mga robot na maaaring makipag-ugnayan sa mga tao at sa kanilang kapaligiran sa makabuluhang paraan. Karaniwan nang makita ang mga robot na nag-iintegrate ng mas maraming sensory input bilang bahagi ng kanilang karagdagang kakayahan.

Gayunpaman, ang pandama ng paghipo ay ngayon lamang nakakakuha ng nararapat nitong atensyon. Mula sa mga industriyal na robot na kayang malaman kung sila ay bumangga sa ibang manggagawa, hanggang sa mga agrikultural na robot na maaaring maramdaman kung hinog na ang isang prutas, ang pag-detect ng paghipo ay naging mahalagang aspeto na ng teknolohiya.

Paano Ang Balat ng Tao ay Nagbibigay Inspirasyon sa Disenyo ng Robot

Pagdating sa paghipo, ang iyong balat ay isang kamangha-mangha. Maaari nitong tumpak na sukatin ang maraming uri ng input, mula init hanggang presyon at iba pa, sa loob ng milisegundo. Bukod dito, maaari itong mangyari sa buong katawan o sa partikular na mga bahagi, kung saan ang iyong utak ay kayang tukuyin ang pinagmulan at uri ng paghipo. Ang lahat ng kakayahang ito ay nagmumula sa isang flexible na ibabaw na kayang magpagaling ng sarili.

Pagbibigay sa mga Robot ng Kakayahang Makaramdam

Kinikilala na ang sensitibidad ng balat ng tao ay perpekto para sa maraming aplikasyon, sinubukan ng mga inhinyero na lumikha ng mga robotic skin sa maraming pagkakataon. Ang pangunahing paraan na kanilang ginamit ay ang pag-embed ng ilang sensor sa isang flexible na materyal. Ang mga sensor ay maaaring makadetect ng presyon, temperatura, at iba pang mahahalagang datos.

Mga Problema sa Robotic Skin

Ang estratehiyang ito ay may ilang malalaking kahinaan. Una, bawat sensor ay nagdaragdag sa katigasan ng balat. Bukod pa rito, ang paggawa ng mga sensor na ito at pag-install nito sa aparato ay isang magastos at matagal na proseso. Ang mga aparatong ito ay napakamahal gawin at, ayon sa lahat ng ulat, madaling masira.

Bawat matigas na sensor ay nagdadagdag ng isa pang bahagi na maaaring masira sa operasyon. Ang paglalagay ng sensor ay may epekto rin sa kung anong hugis at disenyo ang kinakailangan ng ibabaw, na lalo pang naglilimita sa mga aplikasyon. Dagdag pa, maraming sensor ang may blind spot kung saan wala sila o kung saan kailangan pang maglagay ng iba pang sensor. Sa ibabaw ng mga problemang ito, bawat bagong uri ng sensor ay nagdadagdag ng interference na nilikha ng aparato, na nagpapababa ng katumpakan.

Sa Loob ng Pag-aaral ng Robotic Skin

Ang Multimodal information structuring with single-layer soft skins and high-density electrical impedance tomography na pag-aaral¹ ay nagpakilala ng isang bagong uri ng robotic skin na kayang mag-detect ng maraming uri ng paghipo mula sa iisang disenyo ng materyal. Ang aparato ay maaaring iangkop sa anumang hugis at maaaring idagdag sa umiiral na mga robotic na kamay tulad ng guwantes, na nagbibigay ng bagong antas ng interaktibidad at sensitibidad sa aparato.

Pinagmulan – University of Cambridge

Multi-Modal Sensing

Ang unang hakbang sa paglikha ng pinahusay na robotic skin ay alamin kung paano mabawasan ang bilang ng mga sensor na kailangan. Upang maisakatuparan ito, lumapit ang mga inhinyero sa mga multimodal na sensor. Ang mga aparatong ito ay kayang magrehistro ng iba’t ibang uri ng signal input at paghiwalayin ang sanhi ng bawat isa nang walang interference. Bilang bahagi ng pamamaraang ito, nag-develop ang koponan ng isang sistemang nilikha para sa layuning ito na sumusuporta sa 6 na uri ng multimodal na stimuli, kabilang ang pag-init, paghipo, presyon, pinsala, at iba pa.

Bakit Mahalaga ang Hydrogel sa Robotic Skin

Isang conductive na hydrogel na base sa gelatin ay ibinuhos sa hugis ng isang adultong kamay. Ang materyal na ito ay pinili dahil sa kanyang conductivity, malambot na pakiramdam, at flexibility. Bukod pa rito, maaari itong tunawin at hubugin sa anumang hugis na kailangan, na nagdaragdag sa kaginhawahan at sustainability ng mga aparatong ito.

Electrode Configurations

Gumugol ang koponan ng malaking oras sa pagsubok ng iba’t ibang layout ng electrode. Ang kanilang layunin ay makahanap ng setup na hindi nakakaapekto sa kakayahan ng robotic skin ngunit nagbibigay ng tumpak na sukat sa mga sensor. Sa huli, napili ng koponan ang isang disenyo na naglagay ng 32 electrode sa pulso.

Electrical Impedance Tomography

Pinakain ng mga inhinyero ang mga sensor ng datos gamit ang teknik na electrical impedance tomography. Napansin nila na ang conductivity ng hydrogel ay lumikha ng 863,040 na conductive pathways sa buong membrane. Napag-alaman ng mga inhinyero na maaari silang makakuha ng 1.7 milyong piraso ng datos mula sa disenyo na ito kapag ginamit ang lahat ng magagamit na pathways.

The next step was to register the data gathered during certain actions, such as tapping the finger, squeezing the hand, a deep cut, or a gentle touch. This data was then fed into a purpose-built machine learning algorithm.

Ang susunod na hakbang ay irehistro ang datos na nakalap sa ilang aksyon, tulad ng pagtapik sa daliri, pagpisil sa kamay, isang malalim na hiwa, o banayad na paghipo. Ang datos na ito ay pagkatapos pinakain sa isang espesyal na dinisenyong algorithm ng machine learning.

The AI used this data model to determine what sensory input held precedence over other actions. For example, a deep cut is more important than a light prick of the finger. They also noted that the system supported customization of these preferences.

Ginamit ng AI ang modelong datos na ito upang matukoy kung aling sensory input ang may prayoridad kaysa sa iba pang aksyon. Halimbawa, ang isang malalim na hiwa ay mas mahalaga kaysa sa banayad na pagtusok ng daliri. Napansin din nila na sinusuportahan ng sistema ang pag-customize ng mga kagustuhan na ito.

Depending on the robot’s task, engineers can adjust what senses have priority. For example, you may want the sensitivity turned up on an agricultural robot feeling for ripeness, but the temperature sensors turned down as it’s working in the summer sun. Additionally, you can calibrate the device using a human touch.

Depende sa gawain ng robot, maaaring i-adjust ng mga inhinyero kung aling pandama ang may prayoridad. Halimbawa, maaaring nais mong itaas ang sensitibidad ng isang agrikultural na robot sa pag-detect ng hinog na prutas, ngunit babaan ang mga temperature sensor dahil ito ay nagtatrabaho sa ilalim ng araw ng tag-init. Bukod pa rito, maaari mong i-calibrate ang aparato gamit ang paghipo ng tao.

Pagsusuri sa Kakayahan ng Robotic Skin

Isinagawa ng mga inhinyero ang ilang pisikal na pagsubok upang matiyak na ang aparato ay gumagana ayon sa inaasahan. Kabilang sa mga pagsubok ang dahan-dahang pagdampi ng kanilang mga daliri sa kamay, paglalapat ng init sa aparato, at pagpisil nito sa iba’t ibang antas upang matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng banayad at mapanganib na aksyon. Sinubukan din nila kung kaya nitong maramdaman ang maraming uri ng paghipo nang sabay-sabay. Sa isang pagkakataon, ang kamay ay pinutol gamit ang medikal na scalpel.

Resulta ng Pagsusuri sa Robotic Skin

Ipinakita ng pagsubok na matagumpay na natukoy ng machine learning ang iba’t ibang aksyon sa real time. Ang kamay ay nakagawa ng pagkakaiba sa pagitan ng paghipo ng tao at mga hindi nabubuhay na bagay. Maaari rin nitong matukoy ang kondisyon ng panahon batay sa kombinasyon ng mga salik tulad ng init at kahalumigmigan, katulad ng tao.

Mga Pangunahing Benepisyo ng Teknolohiyang Robotic Skin

May ilang benepisyo na hatid ng robotic skin. Una, pinapayagan nito ang mga robot na makipag-ugnayan sa pisikal na mundo sa paraang kahawig ng tao. Sa hinaharap, makakakilala ang mga robot kung sila ay bumangga sa iyo o sa isang bagay nang random at mag-aadjust.

Itong mga aparato ay iaayos upang maunawaan kung gaano kalakas ang presyon na kanilang inilalapat sa mga bagay batay sa tugon ng mga ito, na magbubukas ng pinto para sa mas epektibong medikal na aparato at marami pang iba. Ang napaka-sensitibong katangian ng robotic skin ay ginagawa itong perpekto para sa malawak na hanay ng mga aplikasyon.

Low-Cost

Isa sa pinakamalaking benepisyo ng bagong disenyo ng robotic skin ay ang kadalian nitong gawin. Ang tradisyonal na robotic skin ay umaasa sa maraming sensor na eksaktong nakakabit. Ang pamamaraang ito ay mas magastos kumpara sa paggamit ng conductive hydrogel at kulang sa flexibility upang hubugin sa halos anumang hugis. Ang bagong pamamaraang ito ay magpapalawak ng access sa touch-sensitive na robotics sa mas maraming aparato.

Robotic Skin is Reusable

Isa pang mahalagang benepisyo ng disenyo ng robotic skin ay ang kakayahang magamit muli. Ang conductive na materyal ay maaaring tunawin at hubugin ayon sa pangangailangan. Ang hydrogel ay maaaring magkasya sa komplikadong hugis nang hindi kinakailangang maglagay ng internal na mga wire. Ang reusable na pamamaraang ito ay makakatulong upang maiwasan ang hinaharap na e-waste mula sa robotics.

Durable

Ang disenyo ng robotic skin ay mas matibay kumpara sa nauna. Dahil walang mga sensor na nakalagay sa buong aparato, limitado ang posibilidad ng pinsala. Ang estrukturang ito ay nagbibigay ng suporta para sa flexible at reusable na mga komponent na kayang tiisin ang matinding stress. Maaari rin itong ayusin gamit ang hydrogel nang hindi na kailangang ayusin ang komplikadong internal na mga sensor.

Customizable

Ang kakayahang i-customize ng robotic skin ay isang malaking kalamangan. Ang aparato ay maaaring mag-react nang iba-iba sa iba’t ibang uri ng stimuli depende sa trabaho. Halimbawa, maaari mong i-equipping ang robot upang huwag pansinin ang mga tinik kapag pumipili ng rosas ngunit maging napaka-sensitibo sa kahalumigmigan o pakiramdam ng tangkay.

Mga Aplikasyon at Timeline para sa Robotic Skin

May ilang aplikasyon para sa robotic skin. Ang halatang paggamit ay upang mapahusay ang kakayahan ng mga humanoid robot. Ang mga aparatong ito ay kahawig na ng tao sa kanilang estruktura at anyo. Ang pagdagdag ng layer ng paghipo ay makakatulong upang gawing mas kahawig ng tao at mas madaling makaugnay.

Prosthetics

Ang pag-aaral na ito ay maaaring makatulong upang gawing realidad ang mga prosthetic na kayang makaramdam. Ang paggamit ng malambot, flexible na hydrogel bilang balat ay makakatulong upang ang mga medikal na aparatong ito ay magmukhang mas tunay para sa nagsusuot at sa mga nasa paligid nito. Bukod pa rito, maaari itong iangkop upang magbigay ng parehong dami ng pakiramdam tulad ng nawalang bahagi ng katawan o kahit na mapahusay pa ng karagdagang sensory input.

Automotive Sector

Ang sektor ng automotive ay nangunguna sa integrasyon ng robotics. Ang pag-aaral na ito ay maaaring makatulong upang lumikha ng mga robot na ligtas na makatrabaho ang mga tao. Ang mga aparatong ito ay maaaring makilala kapag malapit sila o nakikipag-ugnayan sa isang tao at mag-react tulad ng isang katrabaho kung sakaling bumangga ka sa kanila sa isang aksidente at umatras.

Agriculture Sector

Ang mga robot na may kakayahang maramdaman ay ginagamit na upang matukoy ang mahahalagang aspeto ng agrikultura. Ang aparato ay maaaring gumamit ng robotic skin upang bawasan ang bigat nito, na nagpapataas ng oras ng operasyon at pagganap. Ang mga sistemang ito ay maaari ring mag-integrate ng mga purpose-built na AI model upang mapabuti ang pagganap at matiyak ang mga resulta.

Robotic Skin Timeline

Maaaring abutin ng 5-10 taon bago makarating ang robotic skin sa merkado. Magpapatuloy ang mga inhinyero sa karagdagang trabaho sa kanilang disenyo at maghahanap ng mga partnership at pondo. Kung magtatagumpay, maaaring makita mo ang robotic skin sa mga aparato sa mga bodega sa susunod na 5-7 taon. Kung magiging maayos ang lahat, maaaring gamitin ng mga medikal na aparato ang opsyong ito sa loob ng susunod na dekada.

Sinong Nag-develop ng Robotic Skin?

Ang mga inhinyero mula sa University of Cambridge at University College London (UCL) ay nagsanib-puwersa upang gawing realidad ang pag-aaral na ito. Binanggit sa papel sina David Hardman, Thomas George Thuruthel, at Fumiya Iida bilang mga pangunahing may-akda ng gawain. Kapansin-pansin, ang pag-aaral ay nakatanggap ng suporta mula sa Royal Society, ang Engineering and Physical Sciences Research Council, ang Samsung Global Research Outreach Program, at UK Research and Innovation.

Robotic Skin Future

Ang koponan ay ngayon naglalayong mapabuti ang tibay at sensitibidad ng kanilang aparato. Ang mga susunod na hakbang ay magsasangkot ng karagdagang pananaliksik sa mga materyales para sa yunit at mga bagong uri ng sensor. Ang layunin ay makatulong sa inobasyon at itaguyod ang single-layer na mga balat sa sensitibong mga sistema at itulak ang paggamit ng multimodal na mga sensory option sa hinaharap.

Investing in Robotics

Ang sektor ng robotics ay may ilang mataas na antas na kakompetensya. Ang mga kumpanyang ito ay nag-aalok mula sa mga robot na dinisenyo upang subaybayan ang imprastruktura hanggang sa mga medikal na aparato at kagamitang militar. Ang lahat ng mga sektor na ito ay nakaranas ng malaking paglago sa nakaraang dekada, na may mga analyst na nagtataya ng mas marami pa sa hinaharap. Narito ang isang kumpanya na nakaposisyon upang makinabang sa pag-aampon sa hinaharap.

UiPath

Ang UiPath (PATH ) ay pumasok sa merkado noong 2005. Noon, ito ay kilala sa pangalang DeskOver. Ang mga tagapagtatag ng kumpanya, sina Daniel Dines at Marius Tîrcă, ay nagnanais lumikha ng maaasahang software para sa robotic automation para sa umuusbong na industriya. Ang unang dekada ng kumpanya ay nakaranas ng mabagal ngunit patuloy na paglago.

Sa 2015, lumipat ang kumpanya sa UiPath at pinalawak ang operasyon. Nagbukas ito ng punong tanggapan sa NY, kasama ang mga bagong opisina sa London, Bangalore, Paris, Singapore, Washington D.C., at Tokyo. Noong 2021, nag-host ang UiPath ng isa sa pinakamalaking US software IPOs, kung saan nakalikom ito ng $35B upang higit pang palawakin ang operasyon.

Sa kasalukuyan, ang UiPath ay may mahalagang papel sa robotic automation. Ang kanilang software ay tumutulong sa mga fleet ng robot na manatiling synchronized, na ligtas na gumagana kasama ang libu-libong human coworkers at iba pang mga aparato. Dahil dito, ang mga naghahanap ng exposure sa industriya ng robotics ay dapat magsagawa ng mas maraming pananaliksik tungkol sa mga shares ng UiPath.

Latest UiPath (PATH) Stock News and Developments

Final Thoughts: The Future of Robotic Skin

Ang konsepto ng robotic skin ay maaaring mapabuti kung paano mag-ugnayan ang mga tao at robot sa hinaharap. Ang aparatong ito ay maaaring i-integrate sa mga umiiral na bot, na nagbibigay sa kanila ng pinahusay na pag-unawa sa kanilang kapaligiran at mga bagong kakayahan. Dahil sa mga kadahilanang ito at marami pang iba, dapat purihin ang mga inhinyerong ito sa kanilang pagsusumikap.

Alamin ang iba pang mga kahanga-hangang pag-unlad sa robotics dito.

Studies Referenced:

^{1. David Hardman et al., Multimodal na pag-istruktura ng impormasyon gamit ang single-layer na malambot na balat at high-density electrical impedance tomography.Sci. Robot.10,eadq2303(2025).DOI:10.1126/scirobotics.adq2303}