Intelligenter Schaum und künstliche Intelligenz könnten Robotern helfen zu wissen, ob sie verletzt sind.

Wenn du hart fällst und dir den Arm brichst, wird dein Körper dich mit knisternder Heißgeschwindigkeit wissen lassen, dass etwas nicht stimmt. Roboter haben jedoch keine Neuronen, also brauchen sie eine Methode, um zu wissen, was mit ihren künstlichen Körpern los ist.

Betrachten wir eine Zukunft, in der ein Roboter autonom arbeitet, aber ein Anhängsel verletzt wird, sagt Robert Shepherd, Associate Professor für Maschinenbau an der Cornell University. “Es wird sein Glied weiter bewegen und denken, dass seine Hand oder sein Fuß in einer Position sein wird, wenn es tatsächlich in einer anderen Position sein wird”, sagt er. “Wir brauchen Skins oder interne neural-ähnliche Sensoren, um diese Informationen dreidimensional und kontinuierlich an die Steuerung des Roboters zu übermitteln.”

Shepherd’s Labor hat ein Schaum-, Licht- und künstliches Intelligenzsystem entwickelt, das es ihm ermöglicht, zu spüren, was mit ihm passiert – ob sich der Schaum nun auf- oder abbeugt, sich verdreht oder verdreht oder beides. Die Ergebnisse wurden heute in der Zeitschrift Science Robotics veröffentlicht.

So funktioniert es: Der Schlüsselsensor ist eine Schicht aus 30 Glasfasern im Schaumstoff, der aus Silikon besteht. Die Fasern ragen aus einem Ende des Schaums heraus und verbinden sich mit anderen Geräten. Die Intensität des Lichts, das aus dem Ende dieser Glasfasern kommt, lässt das System wissen, was mit dem Schaum passiert. Wenn der Schaum in Ruhe ist, sieht das Licht in eine bestimmte Richtung aus. Wenn sich der Schaum biegt oder verdreht, ändert sich das Licht.

“So können Sie Formänderungen erkennen, indem Sie sich die Veränderung des Gesamtmusters der Lichtintensität ansehen”, sagt Ilse Van Meerbeek, Doktorandin im Maschinenbau bei Cornell und erste Autorin des Papiers, das den Schaum beschreibt.

Menschen haben offensichtlich ein Gehirn, um zu interpretieren, was mit ihren Körpern vor sich geht, aber dieser Schaumstoff hat kein Noggin. Für diesen Job wandten sich die Forscher der künstlichen Intelligenz zu. Um die KI zu bauen, sammelten die Forscher zunächst Informationen darüber, wie sich das Licht der Fasern verändert hat, wenn der Schaumstoff gebogen oder auf bekannte Weise verdreht wurde. Diese Daten erlaubten es ihnen, Modelle des maschinellen Lernens zu trainieren, mit denen sie in Zukunft interpretieren konnten, was mit dem Schaum passiert.

Dies ist nicht die einzige Sensorstrategie, mit der Forscher sehen können, wie sich eine weiche Roboter-Kreation dehnt: Flexible elektronische Sensoren nutzen eine Stromänderung, um zu bemerken, wie sie sich dehnt, während frühere Arbeiten in Shepherds Labor mit dehnbaren Lichtfasern gemessen haben, ob sich etwas verformt hat.

Natürlich sind solche Sensoren entscheidend dafür, dass der Roboter weiß, was mit ihm und seiner Umgebung passiert. “Dein Roboter muss ein Gefühl für sich selbst in der Welt haben”, sagt Shepherd, der leitender Autor des neuen Papiers ist.

Im Moment beinhaltet der Schaum- und KI-Versuchsaufbau bei Cornell Ausrüstung, die außerhalb des Schaums liegt, aber Van Meerbeek sagt, dass es möglich wäre, alles zu miniaturisieren, mit dem Ziel, eine in sich geschlossene, selbsterklärende Schaumstoffanordnung zu haben. Eine mögliche Anwendung sieht sie für diese Art von Sensorsystem? “Roboter lernen, wie man selbstständig geht”, sagt sie und bezieht sich auf weiche Bots. “Es muss in der Lage sein, seine Form zu spüren.”

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