Xúc giác nhân tạo giúp robot nhạy cảm như người

Các nhà khoa học đã phát triển thành công hệ thống xúc giác nhân tạo có thể ứng dụng trong chế tạo bàn tay giả, giúp robot có khả năng cảm nhận như con người.

Nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Đại học Uppsala và Viện Karolinska. Trợ lý giáo sư Libo Chen, đứng đầu đoàn nghiên cứu cho biết họ đang nghiên cứu phát triển hệ thống xúc giác có thể cảm nhận được cảm giác đau và nhiệt độ, cũng như vật liệu mà bàn tay đang sờ vào, ví như xác định đó là gỗ hay kim loại.

Hệ thống xúc giác nhân tạo cấu tạo từ ba bộ phận chính: da điện tử (e-skin) chứa cảm biến cảm nhận lực bằng cách chạm, một hệ tế bào thần kinh nhân tạo giúp chuyển đổi tín hiệu cảm ứng thành xung điện, bộ xử lý tín hiệu xử lý và nhận dạng đối tượng. Hệ thống này có khả năng học cách nhận diện vô hạn đối tượng.

Theo các nhà nghiên cứu, con người sẽ tương tác với robot và bàn tay giả một cách an toàn và dễ dàng hơn nhờ phản hồi xúc giác. Thêm nữa, bàn tay giả sẽ có khả năng điều khiển đồ vật khéo léo y như bàn tay con người.

"Lớp da điện tử chứa hàng triệu cơ quan thụ cảm. Ở thời điểm hiện tại, da điện tử không thể cung cấp đủ thụ cảm, nhưng công nghệ mới sẽ khiến điều này khả thi, vậy nên chúng tôi muốn tạo lớp da nhân tạo cho toàn thân robot", Chen nói.

Mạng lưới xúc giác nhân tạo hướng tâm được sử dụng trong phần cứng, cấu tạo từ một loạt các thụ cảm được chế tạo từ màng polyimide hình bàn tay và mạch PCB giúp chuyển đổi tín hiệu thành các chuỗi. Nguồn: Science

Hệ thống xúc giác có thể được ứng dụng trong y tế, chẳng hạn như dùng để theo dõi các rối loạn chức năng vận động do bệnh Parkinson và Alzheimer, hoặc hỗ trợ bệnh nhân phục hồi chức năng sau cơn đột quỵ.

"Công nghệ của chúng tôi có khả năng xác định vật thể nhanh như một người bị bịt mắt, chỉ bằng cách sờ và cảm nhận đã có thể chỉ ra vật thể là bóng tennis hay quả táo", Zhibin Zhang, trợ giảng tại Khoa Kỹ thuật điện thuộc Đại học Uppsala cho biết.

Trong quá trình thí nghiệm, Zhang và đồng nghiệp Libo Chen hợp tác với các nhà nghiên cứu có kiến thức chuyên môn về xử lý dữ liệu và học máy đến từ Khoa Hệ thống và Tín hiệu (Đại học Uppsala), và một nhóm các nhà nghiên cứu từ Khoa Sinh học thần kinh, Khoa học Chăm sóc và Xã hội, Khoa Thần kinh học (Viện Karolinska).

Lấy ý tưởng từ khoa học thần kinh, nhóm nghiên cứu phát triển hệ thống xúc giác nhân tạo mô phỏng cách mà hệ thần kinh con người phản ứng đối với những cái chạm. Hệ thống này sử dụng các xung điện để xử lý thông tin sau mỗi lần chạm, tương tự như hệ thần kinh của con người.

"Công nghệ này sẽ giúp người đeo cảm thấy bàn tay giả như một phần chính cơ thể mình", Zhang giải thích. Nhóm nghiên cứu đã thí nghiệm sử dụng 22 vật thể khác nhau để cầm nắm và 16 bề mặt để cảm nhận.

22 đối tượng được sử dụng trong thử nghiệm phân loại đồ vật bằng cách cầm nắm. Nguồn: Science

Theo Zhang, thành viên nhóm nghiên cứu, hệ thống có thể được phát triển hơn nữa để dự báo khi bệnh nhân sắp ngã. Thông tin sau đó được dùng để kích hoạt cơ quan bên ngoài giúp ngăn cản bệnh nhân khỏi cú ngã, hoặc thông báo đến thiết bị hỗ trợ ngăn lại cú ngã.