Đột phá mới loại robot có đầu ngón tay nhạy cảm như con người

Đầu ngón tay của con người cực kỳ nhạy cảm. Nó có thể truyền đạt các chi tiết của một vật thể nhỏ bằng khoảng một nửa chiều rộng của sợi tóc người, nhận ra những khác biệt tinh tế trong kết cấu bề mặt và tác dụng lực vừa phải để kẹp một quả trứng hoặc một túi thức ăn nặng 20 lb (9 kg) không bị trượt.

Khi da điện tử tiên tiến bắt đầu kết hợp ngày càng nhiều chức năng mô phỏng sinh học, nhu cầu tương tác động giống con người như trượt trở nên cần thiết hơn. Tuy nhiên, việc tái tạo độ nhạy của đầu ngón tay con người trong một robot tương đương là rất khó khăn bất chấp những tiến bộ trong chế tạo robot mềm .

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge ở Anh đã đưa nó đến gần hơn với thực tế bằng cách áp dụng phương pháp sử dụng cảm biến xúc giác dựa trên thị giác kết hợp với AI để phát hiện các tính năng ở độ phân giải và tốc độ cao.

Parth Potdar, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Sự mềm mại của đầu ngón tay con người là một trong những lý do khiến chúng ta có thể nắm chặt mọi thứ với mức áp lực phù hợp. Đối với robot, độ mềm là một đặc tính hữu ích, nhưng cũng cần nhiều thông tin cảm biến và khó để có được cả hai cùng một lúc, đặc biệt là khi xử lý các bề mặt linh hoạt hoặc có thể biến dạng.”

Các nhà nghiên cứu đặt ra cho mình một nhiệm vụ đầy thách thức: phát triển cảm biến đầu ngón tay robot có thể đọc chữ nổi bằng cách trượt dọc theo nó giống như ngón tay của con người. Đó là một bài kiểm tra lý tưởng. Cảm biến cần phải có độ nhạy cao vì các dấu chấm trong mỗi chữ cái đại diện được đặt rất gần nhau.

Đồng tác giả nghiên cứu David Hardman cho biết: “Hiện đã có robot đọc chữ nổi nhưng chúng chỉ đọc từng chữ cái một, đó không phải là cách con người đọc. Các đầu đọc chữ nổi robot hiện tại hoạt động theo cách tĩnh: chúng chạm vào một mẫu chữ cái, đọc nó, kéo lên khỏi bề mặt, di chuyển qua, hạ xuống mẫu chữ cái tiếp theo,... Chúng tôi muốn thứ gì đó thực tế hơn và hiệu quả hơn nhiều.”

Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một cảm biến robot có camera ở 'đầu ngón tay'. Nhận thức được rằng hành động trượt của cảm biến dẫn đến hiện tượng mờ chuyển động, các nhà nghiên cứu đã sử dụng thuật toán học máy được đào tạo trên một tập hợp các hình ảnh tĩnh thực đã được làm mờ tổng hợp để khử mờ hình ảnh. Sau khi loại bỏ hiện tượng mờ chuyển động, mô hình thị giác máy tính sẽ phát hiện và phân loại từng chữ cái.

Potdar cho biết: “Đây là một vấn đề khó khăn đối với các nhà chế tạo robot vì có rất nhiều quá trình xử lý hình ảnh cần được thực hiện để loại bỏ hiện tượng nhòe chuyển động, việc này tốn thời gian và năng lượng”.

Việc kết hợp thuật toán học máy đã được đào tạo có nghĩa là cảm biến robot có thể đọc chữ nổi với tốc độ 315 từ mỗi phút với độ chính xác 87,5%, nhanh gấp đôi tốc độ của người đọc và độ chính xác tương đương. Các nhà nghiên cứu cho biết tốc độ này nhanh hơn đáng kể so với nghiên cứu trước đây và phương pháp này có thể được mở rộng quy mô với nhiều dữ liệu hơn và kiến ​​trúc mô hình phức tạp hơn để đạt được hiệu suất tốt hơn ở tốc độ cao hơn nữa.

Hardman cho biết: “Xem xét việc chúng tôi sử dụng tính năng làm mờ giả để huấn luyện thuật toán, thật đáng ngạc nhiên về độ chính xác của nó khi đọc chữ nổi. Chúng tôi nhận thấy sự cân bằng tốt đẹp giữa tốc độ và độ chính xác, điều này cũng xảy ra với độc giả con người.”

Mặc dù cảm biến không được thiết kế để trở thành một công nghệ hỗ trợ, nhưng các nhà nghiên cứu cho biết khả năng đọc chữ nổi nhanh chóng và chính xác của nó là tín hiệu tốt cho việc phát triển bàn tay robot hoặc chân tay giả có độ nhạy tương đương với đầu ngón tay của con người. Họ hy vọng có thể mở rộng quy mô công nghệ của mình lên kích thước bằng bàn tay hoặc làn da hình người.