Carl Strathearn z Uniwersytetu w Edynburgu zbudował oczy robota, które w zamyśle mają przypominać ludzkie oczy. Konstruktor zainspirował się także postacią Jabby z serii „Gwiezdne Wojny”.

Carl Strathearn opisał swoją konstrukcję na łamach portalu sciencex. Szkocki inżynier zauważył, że gałki oczne stosowane w robotach humanoidalnych są zazwyczaj zbudowane ze szkła lub akrylu co sprawia, że są nienaturalne. Ich sztuczność sprawia, że uruchamiają się w nas uczucia niepewności w odniesieniu do tego typu maszyn. Jest to o tyle ważne, że użytkownik robota humanoidalnego nie koniecznie może czuć się swobodnie w kontakcie z maszyną. Trzeba również zauważyć, że oczy odpowiadają za przekazywanie emocji, które my ludzie podświadomie interpretujemy. Strathearn postanowił skonstruować robotyczne oczy, które będą bardziej przypominały ludzkie gałki oczne.

Oczy jak u kobry?

Strathearn zdał sobie sprawę z tego, że naukowcy i konstruktorzy robotów humanoidalnych na całym świecie chcą zaimplementować maszynom jak najwięcej ludzkich cech i zdolności. To zadanie karkołomne, ale nie jest niemożliwe. Carl postanowił stworzyć oczy, które będą reagować na światło oraz na odczytane ludzkie uczucia za pomocą sztucznych mięśni sterujących oczami. Dzięki temu robot będzie bardziej przyjazny użytkownikowi i poziom interakcji będzie wyższy. Inżynier zakłada, że człowiek chętniej będzie współpracował z maszyną, która będzie w pewnym sensie jego odbiciem lustrzanym.

Strathearn pisze, że jego inspiracją były prace Johna Coppingera, który był jednym z inżynierów odpowiedzialnych za zbudowanie postaci Jabby z serii „Gwiezdne Wojny”. Zbudowanie Jabby było prawdziwym wyzwaniem dla konstruktorów, ponieważ lalka musiała się poruszać i wyglądać naturalnie. Pamiętajmy, że pierwsze „Gwiezdny Wojny” były kręcone w 1983 roku i nie było dostępu do CGI tak jak teraz. Jako ciekawostkę można dodać fakt, że do poruszania Jabbą potrzeba było siedmiu osób. Coppinger był odpowiedzialny za zaprojektowanie oczu Jabby więc nasz konstruktor postanowił się z nim skontaktować. Obaj panowie rozmawiali na temat trudności w budowie gałek ocznych jak najbardziej podobnych do ludzkich odpowiedników oraz o mechanizmach, które nimi sterują jak i o złożoności tego mechanizmu.

Jak działają oczy?

Szkocki konstruktor pracował ponad 4 lata nad materiałem, który byłby odpowiedni do bodowy robotycznych oczu. Aby stworzyć sztuczną tkankę miękką, z której zbudowana jest tęczówka ludzkiego oka Strathearn wydrukował na drukarce 3D specjalną membranę zbudowaną ze specjalnej żelatyny. Substancja ta w odróżnieniu od akrylu czy szkła ma bardziej naturalny wygląd i jest bardziej elastyczna. W środku każdej tęczówki są dziury, które autor opisuje jako „portale”. W jednych są umieszczone kamery, które zapewniają robotowi zmysł wzroku, a z kolei w innych umieszczone są światłoczułe czujniki.

CZYTAJ WIĘCEJ: Czy Boston Dynamics zarabia na swoich robotach? – Robotyka

Aby robot mógł przekazać za pomocą oczu uczucia Strathearn zamontował w każdym oku sztuczny mięsień. Został on zbudowany z silikonowej membrany pokrytej po obu jej stronach warstwą grafenu. Kiedy mięśnie są aktywne membrany są ściskane, co daje efekt skurczu. Zastosowanie grafenu jest o tyle ważne, że jest to materiał przepuszczający światło. Daje to możliwość zastosowania wspomnianych wcześniej czujników światłoczułych.

Sztuczne mięśnie w oku

Mięśnie stworzone przez Strathearna aktywują się dzięki pozytywnemu i negatywnemu polu elektrostatycznemu, które znajduje się po każdej stronie membrany. Kiedy napięcie jest wysokie mięsień zaciska się, a kiedy jest niskie następuje jego rozluźnienie. W zależności o siły, która ściska mięsień powierzchnia tęczówki zwiększa się i zmniejsza.

Robotyczne oko ma dodatkową zdolność, która jeszcze bardziej zbliża je do ludzkiego odpowiednika. Potrafi bowiem jednocześnie rejestrować światło oraz odczytywać emocje. Wcześniejsze robotyczne oczy nie były w stanie robić tych dwóch czynności jednocześnie. Kiedy robot wchodzi w interakcje z człowiekiem jego kamery używają uczenia maszynowego do rozpoznania stanu emocjonalnego skanując twarz.

Zalety sztucznego oka

Zastosowanie sztucznych oczu w robotach może polepszyć sposób w jaki ludzie porozumiewają się z nimi. Będzie to szczególnie istotne dla robotów, których przeznaczeniem będzie pomoc w opiece nad osobami samotnymi i starszymi. Szkocki inżynier podszedł do problemu w sposób naukowy, ponieważ przeprowadził eksperyment. Strathearn pokazywał uczestnikom robota z jego oczami oraz z oczami akrylowymi. Okazało się, że zauważali różnicę, a ich reakcje były bardziej naturalne niż w przypadku dotychczas stosowanych oczu. Szkocki konstruktor powiedział, że zastosowanie technologii do poprawy naturalności reakcji robotów humanoidalnych sprawi, że w przyszłości ich odróżnienie od człowieka będzie niemalże niemożliwe. Takie ma przynajmniej życzenie.

Źródła: sciencex.com, techexplore ,mdpi.com

Autor: Mateusz Tomanek