과학자들이 로봇에게 인간과 같은 촉각을 부여하는 방법

거기에 악몽 같은 장면 길예르모 델 토로의 2006년 영화에서 판의 미로 여기서 우리는 Pale Man이라는 사악한 인간형 생물과 마주하게 됩니다. 눈이 없는 볼드모트를 닮은 창백한 남자는 괴물 같고 털이 없는 머리에 눈이 없으며 손바닥에 박힌 안구의 도움으로 본다. 창백한 남자는 눈이 없는 얼굴 앞에 안경처럼 들고 있는 눈으로 강화된 부속 장치를 사용하여 주변을 시각화하고 이동할 수 있습니다.

이것은 영국의 브리스톨 로봇 공학 연구소(Bristol Robotics Laboratory)의 연구원들이 수행하고 있는 작업을 어느 정도 설명합니다. 비록 전체적인 끔찍한 신체 공포 측면은 없더라도 말입니다. 그들의 경우에만 Pale Man 대체자는 단순히 양 손바닥에 눈알이 하나만 있는 것이 아닙니다. 그는 각 손가락에 하나씩 있습니다.

"지난 4~5년 동안 촉각 감지 및 로봇 공학 분야에서 카메라를 센서로 사용하는 방향으로 변화하는 변화가 일어났습니다." 네이선 레포라 교수브리스톨 로봇공학 연구소의 15명으로 구성된 촉각 로봇공학 연구 그룹을 이끄는 그는 Digital Trends에 말했습니다. “이것을 광학 및 시각 기반 촉각 감지라고 합니다. 화제가 되는 이유는 고해상도 정보가 손끝에서 나오는 콘텐츠는 인공지능이 이러한 콘텐츠를 제어하는 ​​데 [필요한] 매우 중요합니다. 시스템.”

디지털 트렌드를 먼저 다룹니다 2017년 레포라의 작품, 그의 팀 프로젝트의 초기 버전은 "컴퓨터에 장착된 웹캠으로 구성되어 있다"고 설명합니다. 인간의 터치 수용체처럼 작동하도록 설계된 내부 핀을 추적하는 3D 프린팅된 부드러운 손가락 끝 손끝.

그 이후로 작업은 꾸준히 진행되었습니다. 이를 위해 팀은 최근 새로운 연구 발표 프로젝트의 최신 단계 공개: 언젠가는 3D 프린팅된 촉각 피부 만들기 의수 또는 자율 로봇의 촉각은 살과 피가 있는 인간과 훨씬 더 유사합니다. 소유.

3D 프린팅된 메쉬는 인간 피부의 외부 표피층과 내부 진피층 사이에서 발견되는 유사한 피부 구조를 모방한 핀 모양 유두로 구성됩니다. 이는 측정 시 실제 뉴런의 기록과 유사한 인공 신경 신호를 생성할 수 있습니다. 신체의 기계 수용체가 다음과 같은 경우 물건이나 표면의 모양과 압력을 식별할 수 있게 해줍니다. 만졌다.

“인조 손가락 끝에서 나오는 신호와 실제 데이터를 비교했을 때 우리는 다음을 발견했습니다. 동일한 종류의 언덕과 계곡이 [둘 다에서 발견됨]을 포함하여 두 데이터세트 간에 매우 유사하게 일치합니다.” Lepora 설명했다.

이 3D 프린팅된 피부 수용체 정보를 작은 내장 카메라에서 가져온 데이터와 결합하면 팀은 인공지능과 로봇공학 분야의 장기적인 꿈을 실현하는 열쇠가 되기를 희망합니다. 만지다.

오감 모두

모든 연구자가 반드시 동의하는 것은 아니지만 아마도 AI의 가장 광범위한 기본 목표는 복제하는 것입니다. 인간 지능(또는 적어도 인간이 할 수 있는 모든 작업을 수행하는 능력) 컴퓨터. 이는 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각 등 오감을 소프트웨어 형태로 재현하는 방법을 찾는 것을 의미합니다. 그래야만 제안된 '인공 일반 지능'과 같은 잠재적인 테스트가 가능합니다.커피 테스트”(진정한 지능형 로봇은 집에 들어갈 수 있어야 하며 커피 한 잔을 만드는 데 필요한 재료와 구성 요소를 조달할 수 있어야 함)를 달성합니다.

지금까지 이미지 및 오디오 인식과 관련하여 많은 관심과 발전이 이루어졌습니다. 덜 관심을 받았지만 여전히 일부는 냄새와 맛에 지불되었습니다. AI가 탑재된 스마트 센서는 "개발을 통해 데이터베이스에서 수백 가지의 다양한 냄새를 식별할 수 있습니다.디지털 코.” 디지털 미각 테스터맛과 관련하여 객관적인 척도를 제공할 수 있는 것 역시 조사 대상입니다. 그러나 터치는 손이 닿지 않는 곳에 남아 있습니다.

Lepora는 "우리는 시각과 같은 영역을 더 의식적으로 인식하고 있습니다."라고 말하면서 연구자들이 다른 곳에 초점을 두는 경우가 자주 있는 이유를 설명했습니다. “그래서 우리는 매일 하는 일에 있어서 그것에 더 큰 중요성을 부여합니다. 하지만 터치에 관해서는 대부분의 경우 우리는 그것을 사용하고 있다는 사실조차 인식하지 못합니다. 그리고 그것이 그만큼 중요하다는 것은 확실히 아닙니다. 그러나 촉각을 잃으면 손은 전혀 쓸모가 없게 됩니다. 당신은 그들과 함께 아무것도 할 수 없었습니다.”

이는 로봇이 실제 물체와 상호 작용하지 않는다는 의미는 아닙니다. 반세기 이상 동안 제한된 이동 축과 잡기 및 회전과 같은 간단한 동작을 갖춘 산업용 로봇이 공장 조립 라인에 사용되었습니다. 아마존 주문 처리 센터에서 로봇은 1일 배송 프로세스를 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 2012년 로봇 회사 Kiva를 인수한 덕분에 Amazon 창고에는 다음과 유사한 박스형 로봇 군대가 등장했습니다. 제품 선반을 뒤섞어 인간 "선택자"에게 가져와 올바른 품목을 선택하는 대형 룸바 에서.

그러나 이 두 프로세스 모두 인간이 이러한 작업을 완료하는 데 걸리는 시간을 크게 단축하지만 도움을 받지 않으면 이러한 로봇은 제한된 기능만 수행하므로 인간이 정밀한 작업을 대부분 수행하게 됩니다. 일하다.

여기에는 그럴만한 이유가 있습니다. 능숙한 핸들링은 대부분의 인간이 당연하게 여기는 것이지만 기계에게는 매우 어려운 일입니다. 인간의 손길은 매우 미묘합니다. 피부는 손가락 끝 부분에만 수천 개의 신경 말단이 있는 매우 복잡한 기계적 구조를 갖고 있어 미세한 디테일과 압력에 대해 극도로 높은 해상도의 감도를 제공합니다. 손을 사용하면 진동, 열, 모양, 마찰 및 질감을 밀리미터 미만 또는 미크론 수준까지 느낄 수 있습니다. (제한된 터치 기능으로 인해 삶이 ​​얼마나 어려운지에 대한 간단한 저해상도 비전을 보려면 두꺼운 장갑을 끼고 하루를 얼마나 원활하게 보낼 수 있는지 확인하세요. 오전 중반이 되기 훨씬 전에 떼어낼 가능성이 있습니다!)

감각 피드백

"인간에게 유연성과 민첩성을 부여하는 것은 우리가 얻는 감각 피드백입니다."라고 Lepora는 말했습니다. “작업을 수행하면서 환경으로부터 감각 피드백을 받습니다. 손재주를 위해 손을 사용할 때 지배적인 감각 피드백은 촉각입니다. 이는 우리의 행동을 안내하는 고해상도, 고정보 콘텐츠, 감각, 환경에 대한 정보를 제공합니다.”

이 문제를 해결하려면 하드웨어와 소프트웨어 모두의 발전이 필요합니다. 즉, 만지는 대상을 인식하고 그에 따라 행동하는 뛰어난 능력을 갖춘 더욱 유연하고 능숙한 로봇 그리퍼입니다. 더 작고 저렴한 구성 요소가 도움이 될 것입니다. 예를 들어, 카메라를 사용하여 세상을 인식하는 로봇 그리퍼에 대한 접근 방식은 적어도 1970년대 에든버러 대학과 같은 프로젝트에서 시작되었습니다. 선구적인 프레디 로봇. 그러나 카메라가 사람 손가락 끝 크기의 하드웨어에 들어갈 수 있을 만큼 작아진 것은 아주 최근의 일입니다. “5년 전에는 구입할 수 있는 가장 작은 카메라의 직경이 2cm 정도였습니다.”라고 Lepora는 말했습니다. "이제 [단 몇 밀리미터] 크기의 카메라를 구입할 수 있습니다."

부드러운 손가락 끝 감지와 같은 혁신 기술을 로봇에 통합하여 촉각 감지 기능을 제공하려면 아직 해야 할 일이 많습니다. 그러나 이런 일이 발생하면 더 많은 작업을 수행할 수 있는 로봇을 제작할 수 있는지 여부에 관계없이 게임 체인저가 될 것입니다. 직장에서 엔드투엔드 작업(완전히 자동화된 Amazon 창고를 생각해 보세요)을 수행하거나 수행과 같은 "접촉이 많은" 작업을 수행할 수도 있습니다. 간병인 역할.

로봇이 우리가 알고 있는 삶과 더욱 긴밀하게 통합됨에 따라 주변 사람들과 안전하게 상호 작용하는 능력이 더욱 중요해질 것입니다. 1979년 로버트 윌리엄스(Robert Williams)라는 미시간 공장 노동자가 역사상 최초로 로봇에 의해 사망한 이후 안전 예방 조치로 로봇을 인간과 분리하는 경우가 자주 있었습니다. 그들에게 안전하게 접촉할 수 있는 능력을 부여함으로써 우리는 이 장벽을 허물기 시작할 수 있습니다.

터치의 힘

그렇게 함으로써 로봇이 인간의 수용성을 높일 수 있다는 증거가 있습니다. 인간이든 아니든 살아있는 생명체는 사회적 의사소통의 수단으로 서로 접촉합니다. 아니, 성적인 방식만이 아닙니다. 어미 형상과의 촉각적 접촉이 없는 새끼 원숭이는 스트레스를 받고 영양 상태가 나빠질 수 있습니다. 인간의 경우 등을 두드려주면 기분이 좋아집니다. 간지럼은 우리를 웃게 만듭니다. 사서가 직접 간단한 접촉을 하면 도서관에 대한 더 호의적인 리뷰를 얻을 수 있으며 유사한 "간단한" 평가를 받을 수 있습니다. 접촉은 레스토랑에서 더 많은 팁을 주거나, 레스토랑에서 더 많은 돈을 쓰게 만들거나, "터처"를 더 많은 것으로 평가하게 만들 수 있습니다. 매력적인.

이 주제에 대한 한 연구는 "사회적 기관으로서의 피부,”는 다음과 같이 지적합니다. “일반적으로 사회 신경과학 연구는 사회적 정보의 경로로서 시각 및 청각 채널에 초점을 맞추는 경향이 있습니다. 그러나 피부는 우리가 서로 생각하고, 느끼고, 상호 작용하는 방식에 중요한 사건과 과정이 일어나는 곳이기 때문에 접촉이 매개될 수 있습니다. 다양한 방식으로 사회적 인식.” 로봇의 접촉은 우리에게 긍정적인 감정을 불러일으켜 기계나 다른 것에 대해 더 다정한 느낌을 갖게 합니다. 안심해? 전적으로 가능합니다.

한 연구 로봇 간호사와 상호 작용하는 56명 중 참가자들은 일반적으로 호의적인 반응을 보였습니다. 로봇이 시작한 터치에 대한 주관적인 반응(피부를 청소하기 위한 것인지, 제품을 제공하기 위한 것인지) 편안. 또 다른 최신 연구는 "로봇터치의 설득력,” 또한 이 주제를 탐구했습니다.

"[이전 연구에 따르면] 사람들은 컴퓨터를 정중하게 대하는데, 이는 언뜻 보기에는 컴퓨터에 대해 불합리해 보이는 행동입니다." 로라 쿠놀드, 독일 루르 대학교 보훔(Ruhr University Bochum)의 인간 중심 사회 디지털 시스템 설계 심리학부 조교수는 Digital Trends에 말했습니다. “로봇은 육체를 가지고 있기 때문에 대인 접촉에서 알 수 있는 긍정적인 감정 상태나 순응 등 긍정적인 효과가 있는지 궁금했습니다. 연구는 로봇의 터치로도 유도될 수 있습니다.” 그녀는 다음과 같이 언급했습니다. “우리 작업에 참여하는 학생인 인간은 일반적으로 사람의 비기능적인 터치 제스처에 개방적입니다. 로봇. 그들은 전반적으로 즐거웠으며 그 동작이 즐겁고 해롭지 않다고 설명했습니다.”

로봇 상호 작용이 더욱 보편화됨에 따라 터치는 사회적 수용의 중요한 측면이 될 가능성이 높습니다. 조지 엘리엇(George Elliot)이 쓴 것처럼(특히 로봇에 관해 말해야 하는 것은 아닙니다) 미들마치, "육체뿐만 아니라 영혼의 특성을 전달하는 접촉의 미묘함을 누가 측정할 것인가?"

로봇의 능력은 점점 더 발전하고 있습니다. 몇 년 전, 매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology)은 활어를 잡아서 풀어준다. 탱크에서 수영하는 것처럼. 과일 및 야채 따기 로봇도 식별하고 따낼 수 있습니다. 토마토와 같은 섬세한 농산물 파사타에 뭉개지 않고 말이죠. 바라건대, 그들은 곧 인간의 손으로 동일한 일을 할 수 있을 만큼 신뢰할 수 있게 될 것입니다.

브리스톨 로봇공학 연구소의 연구원들이 수행하는 이러한 작업 덕분에 그들은 점점 더 가까워지고 있습니다.

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