Wetenschappers rondom Prof. Gordon Cheng van de Technische Universiteit van München (TUM) hebben hun robot H-1 voorzien van een biologisch geïnspireerde kunsthuid. Met deze huid, voor een mens het grootste orgaan dat we hebben, kan het digitale wezen nu voor het eerst zijn lichaam en zijn omgeving voelen. Maar terwijl de echte menselijke huid ongeveer 5 miljoen verschillende receptoren heeft, heeft H-1 in totaal iets meer dan 13.000 sensoren. Deze zijn te vinden op het bovenlichaam, armen, benen en zelfs op de voetzolen. Hun doel is om deze humanoïde te voorzien van zijn eigen gevoel, vergelijkbaar met dat van een fysiek lichaam. Dankzij de sensoren op de voetzolen is H-1 bijvoorbeeld in staat om zich aan te passen aan oneffenheden in de grond en een gelijkmatige balans op één been.

Lees ook: Synthetische huid kan robots laten zweten en gedoseerd medicijnen toedienen

Maar van veel groter belang is het vermogen van de robot om een mens veilig te omarmen. En dit is niet zo triviaal als het klinkt. Robots zijn in staat om een kracht uit te oefenen die mensen behoorlijk pijn zou kunnen doen. Een robot komt op verschillende plaatsen in contact met een mens, vooral tijdens een omhelzing. Met behulp van deze complexe gegevens moet hij snel de juiste bewegingen en de juiste hoeveelheid kracht kunnen berekenen. “Dit is misschien minder belangrijk voor industriële toepassingen, maar in sectoren zoals de gezondheidszorg moeten robots worden ontworpen voor zeer nauw contact met mensen”, legt Cheng uit.

Biologische modellen als basis

De kunstmatige huid is gebaseerd op biologische modellen in combinatie met algoritmische controles. De huid van H-1 bestaat uit zeshoekige cellen. Ze hebben ongeveer de grootte van een 2 euro-muntstuk. De autonome robot heeft in totaal 1260 van deze cellen. Elke cel is uitgerust met sensoren en een microprocessor. Deze worden gebruikt om de nabijheid, druk, temperatuur en versnelling te meten. Dankzij zijn kunstmatige huid neemt H-1 zijn omgeving veel gedetailleerder en responsiever waar. Dit helpt hem niet alleen om zich veilig te verplaatsen. Het zorgt er ook voor dat het veiliger is in de omgang met mensen. Zo is hij in staat om actief eventuele ongevallen te voorkomen.

Meer rekenkracht

Tot nu toe is het belangrijkste obstakel in de ontwikkeling van de robothuid de rekenkracht geweest. Eerdere systemen draaiden al op volle capaciteit bij de evaluatie van gegevens van enkele honderden sensoren. Rekening houdend met de tientallen miljoenen menselijke huidreceptoren, worden de beperkingen snel duidelijk.

Om dit probleem op te lossen, kozen Gordon Cheng en zijn team voor een neuro-ingenieursbenadering. Ze monitoren niet permanent de huidcellen, maar maken gebruik van “event-driven” programmering. Hierdoor kan de computerkracht tot 90 procent worden verminderd. De sleutel is dat individuele cellen alleen gegevens van hun sensoren doorgeven wanneer de gemeten waarden variëren. Ons zenuwstelsel werkt op dezelfde manier. Zo kunnen we bijvoorbeeld een hoed voelen zodra we die opdoen. Maar dan zijn we er snel aan gewend en hoeven we er geen aandacht aan te besteden. We hebben de neiging om ons er pas weer bewust van te worden als we hem afzetten of als hij wordt weggeblazen. Ons zenuwstelsel kan zich dan concentreren op andere, nieuwe indrukken waar het lichaam op moet reageren.

Prof. Gordon Cheng ©Astrid Eckert /TUM

Gordon Cheng, hoogleraar cognitieve systemen aan de TUM, ontwierp ongeveer tien jaar geleden zelf de huidcellen. Deze uitvinding laat echter pas echt haar volledige potentieel zien als onderdeel van een geavanceerd systeem.

Lees ook: Synthetische huid kan robots laten zweten en gedoseerd medicijnen toedienen

Lees verder:

Top 10 Opkomende technologieën (2): sociale robots.

Kun je van een robot houden?