Kulit Robot yang Terjangkau, Tahan Lama, dan Sangat Sensitif untuk Peningkatan Penginderaan Mirip Manusia

Andrew Corselli

(Gambar:Universitas Cambridge)

Para ilmuwan telah mengembangkan 'kulit' robot yang berbiaya rendah, tahan lama, dan sangat sensitif yang dapat dipasang pada tangan robot seperti sarung tangan, sehingga memungkinkan robot mendeteksi informasi di sekitarnya dengan cara yang mirip dengan manusia.

Para peneliti dari Universitas Cambridge dan University College London (UCL), mengembangkan kulit yang fleksibel dan konduktif, yang mudah dibuat dan dapat dicairkan serta dibentuk menjadi berbagai bentuk kompleks. Teknologi ini mendeteksi dan memproses berbagai masukan fisik, sehingga memungkinkan robot berinteraksi dengan dunia fisik dengan cara yang lebih bermakna.

Tidak seperti solusi lain untuk sentuhan robot, yang biasanya bekerja melalui sensor yang tertanam di area kecil dan memerlukan sensor berbeda untuk mendeteksi berbagai jenis sentuhan, keseluruhan kulit elektronik yang dikembangkan oleh peneliti Cambridge dan UCL adalah sebuah sensor, menjadikannya lebih dekat dengan sistem sensor kita:kulit kita.

Meskipun kulit robot tidak sesensitif kulit manusia, kulit robot dapat mendeteksi sinyal dari lebih dari 860.000 jalur kecil pada material, sehingga memungkinkannya mengenali berbagai jenis sentuhan dan tekanan — seperti ketukan jari, permukaan yang panas atau dingin, kerusakan yang disebabkan oleh pemotongan atau penusukan, atau beberapa titik yang disentuh sekaligus — dalam satu material.

Para peneliti menggunakan kombinasi tes fisik dan teknik pembelajaran mesin untuk membantu kulit robot ‘mempelajari’ jalur mana yang paling penting, sehingga dapat merasakan berbagai jenis kontak dengan lebih efisien.

Berikut adalah Ringkasan Teknologi eksklusif wawancara, diedit agar panjang dan jelas, dengan Rekan Penulis Thomas George Thuruthel, Ph.D., dari UCL.

Ringkasan Teknis :Apa tantangan teknis terbesar yang Anda hadapi saat melelehkan dan membentuk kulit?

Thuruthel :Ada beberapa tantangan kecil. Menurutku salah satunya adalah material ini tidak mudah mengalir. Anda tidak dapat membuat bentuk yang sangat rumit. Anda mungkin mendapatkan hal-hal seperti kesenjangan. Tapi sejujurnya, tantangan terbesar saya adalah menghubungkan materi ini dengan buku elektronik kami. Jadi bahannya sendiri lembut dan lentur, tetapi kabelnya harus kaku pada titik tertentu. Antarmuka antara bahan lembut dan kawat kaku ini selalu menjadi tantangan besar.

Ringkasan Teknis :Bagaimana proses peleburan dan pembentukan bentuknya?

Thuruthel :Kami mandi air. Bahan ini meleleh pada suhu sekitar 50 ° hingga 60 °C, kemudian akan mengeras pada suhu sekitar 30 ° hingga 40 °C. Jadi, kami memanaskannya menjadi cairan, kami punya cetakan yang akan ada lubang kecil untuk menuangkan bahannya. Akan ada bukaan kecil sehingga bisa keluar juga. Anda menuangkan bahannya, menutup semua lubangnya, lalu menyimpannya di luar selama beberapa jam agar mengeras. Kemudian Anda membuka cetakannya. Tentu saja cetakannya mudah dilepas sehingga nantinya Anda bisa mengeluarkan bentuknya.

Ringkasan Teknis :Artikel yang saya baca mengatakan, “Meskipun kulit robot tidak sesensitif kulit manusia, ia dapat mendeteksi sinyal dari lebih dari 860.000 jalur kecil di dalam material.” Pertanyaan saya adalah:Berapa banyak sinyal yang dapat dideteksi oleh e-skin komersial saat ini dan bagaimana angka-angka tersebut dibandingkan dengan sentuhan manusia?

Thuruthel :Meskipun kami mengatakan 860.000 saluran, bukan berarti itu adalah jumlah unit informasi independen yang Anda peroleh. Ada banyak informasi, tetapi banyak informasi yang mubazir. Kami belum menghitung berapa jumlah independen informasi yang Anda peroleh. Tapi menurut saya, secara tidak langsung, untuk pengaturan kami, menurut saya jumlahnya sekitar 2.000 hingga 3.000 unit adalah jumlah yang Anda lihat. Untuk manusia, jumlahnya sekitar 15.000 unit. Banyak perusahaan komersial yang sangat berhati-hati; yang paling sering Anda lihat ada di urutan ratusan atau puluhan — menurut saya bahkan ratusan pun sangat jarang.

Namun, ada teknologi yang disebut sensor taktil berbasis penglihatan, yang menggunakan kamera yang tertanam di tangan Anda. Secara teori, resolusinya akan lebih tinggi, namun sekali lagi, resolusi tersebut tidak dapat diukur. Anda tidak bisa mengetahui berapa banyak unit yang Anda miliki.

Ringkasan Teknis :Apakah Anda mempunyai rencana untuk penelitian lebih lanjut? Dan jika tidak, apa langkah Anda selanjutnya?

Thuruthel :Kami menerima hibah dari Inggris baru-baru ini; kami mencoba mengembangkan teknologi ini untuk aplikasi yang lebih komersial. Kami belum benar-benar menguji bagaimana kondisi kulit jika kami melakukan kontak berulang kali, katakanlah, ribuan atau 10.000 interaksi. Saya rasa kami mengantisipasi hal ini dapat menjadi masalah, terutama pada antarmuka antara material lunak dan jaringan.

Jadi kami mencari cara yang lebih baik untuk berinteraksi dan juga melihat material yang berbeda. Yang kami gunakan adalah hidrogel, yang merupakan bahan bagus tetapi tidak terlalu kuat atau tahan lama. Kami mencari lebih banyak material sintetis, material alami seperti karet, misalnya, sebagai alternatif.

Dan kemudian kita melihat tugas-tugas tingkat yang lebih tinggi. Saat ini kami hanya memperkirakan informasi persepsi, misalnya di mana lokasi kontaknya. Kami ingin menutup loop tersebut — jadi bagaimana kami menggunakan informasi ini pada tangan atau sistem robot sehingga dapat melakukan tugas-tugas dunia nyata yang cukup berguna?

Itulah langkah kami selanjutnya.

Transkrip

00:00:02 Robot kini bisa merasakan apa yang disentuhnya seperti kita. Hampir saja. Para peneliti di Universitas Cambridge telah menciptakan kulit buatan yang dilengkapi dengan sensor ultra sensitif. Sensor-sensor ini tidak hanya mendeteksi tekanan, tetapi juga membaca tekstur, suhu, bahkan sinyal seperti rasa sakit. Kulit yang peneliti bentuk menjadi tangan terbuat dari

00:00:29 Hidrogel elektrolisis dengan elektroda tertanam di sekitar pergelangan tangan. Medan listrik yang dihasilkan di seluruh kulit mendeteksi berbagai jenis rangsangan. Sensor memantau ribuan bit informasi yang tidak hanya mendeteksi lokasi rangsangan tetapi juga jenis rangsangan. Informasi tersebut kemudian ditransfer ke elektroda. Kulit buatan dapat mendeteksi banyak

00:00:56 sensasi pada saat yang sama, seperti sentuhan, kelembapan, suhu, dan nyeri, dan dapat dipasang di tangan robot mekanis seperti sarung tangan. Kulit berbiaya rendah ini dapat merevolusi bidang prostetik, bedah robotik, industri otomotif, rehabilitasi, dan bahkan eksplorasi ruang angkasa. Apa rasanya? Masa depan kini menjadi lebih manusiawi.