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 in rasender Geschwindigkeit darüber informieren, dass etwas nicht stimmt. Aber Roboter haben keine Neuronen, deshalb müssen sie wissen, was mit ihren künstlichen Körpern los ist.

Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der ein Roboter autonom arbeitet, ein Glied jedoch verletzt ist, sagt Robert Shepherd, Associate Professor für Maschinenbau an der Cornell University. “Es wird sein Mitglied weiter bewegen und denken, dass sich seine Hand oder sein Fuß in einer Position befinden, wenn es sich tatsächlich in einer anderen Position befindet”, sagt er. “Wir benötigen Skins oder interne neuronale Sensoren, um diese Informationen dreidimensional und kontinuierlich an die Steuerung des Roboters zu übertragen.”

Shepherds Labor hat ein Schaum-, Licht- und künstliches Intelligenzsystem entwickelt, mit dem er fühlen kann, was mit ihm passiert – ob der Schaum prallt, verdreht, verdreht oder beides. Die Ergebnisse wurden heute in der Fachzeitschrift Science Robotics veröffentlicht.

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

“Sie können also Veränderungen in der Form erkennen, wenn Sie sich die Veränderung des Gesamtmusters der Lichtintensität ansehen”, sagt Ilse Van Meerbeek, eine Cornell-Absolventin im Maschinenbau und Erstautorin des Papiers, das den Schaum beschreibt.

Menschen haben offensichtlich ein Gehirn, um zu interpretieren, was mit ihren Körpern los ist, aber dieser Schaum hat kein Noggin. Für diesen Job haben sich die Forscher der künstlichen Intelligenz zugewandt. Um die KI aufzubauen, sammelten die Forscher zunächst Informationen darüber, wie sich das Licht aus den Fasern veränderte, als der Schaum in bekannter Weise gebogen oder verdreht wurde. Mit diesen Daten konnten sie Modelle für maschinelles Lernen trainieren, mit denen sie interpretieren konnten, was in Zukunft mit dem Schaum geschieht.

Dies ist nicht die einzige Sensorstrategie, mit der die Forscher sehen können, wie sich eine weiche Roboterkreation ausdehnt: Flexible elektronische Sensoren nutzen eine aktuelle Änderung, um ihre Ausdehnung festzustellen, wohingegen frühere Arbeiten in Shepherds Labor mit dehnbaren Lichtfasern gemessen wurden, wenn sich etwas deformiert hat.

Natürlich sind solche Sensoren entscheidend, damit der Roboter weiß, was mit ihm und seiner Umgebung passiert. “Ihr Roboter muss ein Gefühl für sich selbst in der Welt haben”, sagt Shepherd, der Hauptautor der neuen Zeitung.

Derzeit umfasst Cornells Versuchsaufbau für Schaum und KI Geräte, die nicht aus Schaum bestehen, aber Van Meerbeek sagt, es wäre möglich, alles mit dem Ziel einer in sich geschlossenen, selbsterklärenden Schaumanordnung zu miniaturisieren. Eine mögliche Anwendung, die sie für diese Art von Sensorsystem sieht? “Roboter lernen, wie man von alleine geht”, sagt sie und bezieht sich auf weiche Bots. “Es muss in der Lage sein, seine Form zu fühlen.”

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