جلد روبوتي ذكي يحاكي الجهاز العصبي البشري ويمنح الروبوتات إحساسًا بالألم

أفادت وکالة آنا الإخباریة، نجح فريق بحثي صيني في تطوير جلد إلكتروني روبوتي نورومورفيك يتيح للروبوتات البشرية الإحساس باللمس، وتشخيص الأضرار، والاستجابة السريعة للتلامس الضار بحركات انعكاسية مستوحاة من الجهاز العصبي البشري.

ووفقًا لما نقله موقع «آي إي»، تعالج هذه التقنية قيدًا تقليديًا في علم الروبوتات؛ إذ يعتمد البشر عند لمس أجسام ساخنة أو حادة على إرسال الأعصاب الحسية إشارات مباشرة إلى النخاع الشوكي، ما يؤدي إلى رد فعل شبه فوري قبل أن يُعالج الدماغ الإحساس بالألم بالكامل، وهو ما يقلل من خطر الإصابة.

في المقابل، تعتمد الروبوتات البشرية عادة على المعالجة المركزية، حيث تُنقل بيانات الحساسات إلى وحدة معالجة مركزية لتحليلها ثم تحويلها إلى أوامر حركية، وهو ما قد يسبب—even مع تأخيرات بسيطة—مخاطر حقيقية، لا سيما مع ازدياد عمل الروبوتات قرب البشر.

ومع انتقال الروبوتات من البيئات الصناعية المُحكمة إلى المنازل والمستشفيات والأماكن العامة، يرى الباحثون ضرورة تزويدها بآليات تفاعل أكثر فطرية مع محيطها، وهو ما يسعى هذا الجلد الجديد إلى تحقيقه.

أكثر من مجرد إحساس باللمس

تعتمد معظم الجلود الروبوتية الحالية على استشعار الضغط فقط، فتكتشف حدوث التلامس دون تقدير شدته أو خطورته. أما الجلد الإلكتروني الروبوتي النورومورفيك (NRE)، فيتجاوز ذلك عبر محاكاة طريقة معالجة الجلد البيولوجي للمعلومات الحسية.

يعتمد هذا الجلد على بنية هرمية مستوحاة من الأعصاب، تحوّل المدخلات اللمسية إلى سلاسل من النبضات الكهربائية المشابهة لإشارات الأعصاب البشرية. ويتكون من أربع طبقات؛ تعمل الخارجية كطبقة واقية تشبه بشرة الإنسان، بينما تضم الطبقات الداخلية حساسات ودوائر تؤدي دور الأعصاب الحسية، وتراقب باستمرار الضغط والقوة وسلامة البنية.

حتى في غياب اللمس، يرسل الجلد نبضات كهربائية دورية إلى المعالج المركزي للروبوت للدلالة على عمل النظام بشكل طبيعي. وعند حدوث قطع أو تلف، تتوقف هذه النبضات، ما يتيح للروبوت اكتشاف الضرر وتحديد موقعه.

منعكسات فورية بلا تفكير مركزي

عند التلامس، يولّد الجلد ومضات كهربائية تُشفّر معلومات عن مقدار الضغط. في الحالات الطبيعية، تُرسل هذه الإشارات إلى المعالج المركزي للتفسير. لكن إذا تجاوزت القوة عتبة محددة تشير إلى ألم أو ضرر محتمل، يُرسل النظام إشارة جهد عالٍ مباشرة إلى محركات الروبوت، متجاوزًا المعالجة المركزية، لإحداث رد فعل فوري مثل سحب الذراع أو اليد.

ويؤكد الباحثون أن هذا الجلد، بفضل بنيته الهرمية العصبية، يتيح استشعارًا لمسيًا عالي الدقة، واكتشافًا نشطًا للألم والتلف مع منعكسات موضعية، إضافة إلى قابلية إصلاح سريعة على نحو معياري، ما يعزز بشكل ملحوظ اللمس الروبوتي والسلامة والتفاعل البديهي بين الإنسان والروبوت في الروبوتات الخدمية المتعاطفة.كما صُمّم الجلد ليكون سريع الاستبدال، إذ يتكون من وحدات مغناطيسية معيارية يمكن فصلها واستبدالها خلال ثوانٍ، دون الحاجة إلى عمليات صيانة مطوّلة.

ووفقًا لما ورد في «وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الصين»، يعمل الفريق حاليًا على تحسين حساسية النظام لتمكينه من معالجة نقاط لمس متعددة في الوقت نفسه بدقة، وهو مطلب أساسي لعمل الروبوتات في البيئات البشرية المعقدة وغير المتوقعة.