Om du av misstag lägger handen på ett hett föremål drar du naturligtvis bort den snabbt, innan du hinner tänka på det. Detta sker tack vare sensoriska nerver i huden som skickar en blixtsnabb signal till ryggmärgen, som omedelbart aktiverar musklerna. Hastigheten med vilken detta sker hjälper till att förhindra allvarliga brännskador. Hjärnan informeras först när rörelsen redan har påbörjats.
Om något liknande händer en humanoid robot måste den vanligtvis skicka sensordata till en centralprocessor (CPU), vänta på att systemet bearbetar den och sedan skicka ett kommando till armens ställdon för att röra sig. Även en kort fördröjning kan öka risken för allvarliga skador.
Men när humanoida robotar flyttar ut från laboratorier och fabriker och in i våra hem, sjukhus och arbetsplatser måste de vara mer än bara förprogrammerade maskiner om de ska kunna leva upp till sin potential. Idealiskt sett bör de kunna interagera med omgivningen instinktivt. För att bidra till detta har forskare i Kina utvecklat en neuromorfisk robot-e-hud (NRE-skin) som ger robotar känsel och till och med förmågan att känna smärta.
Nuvarande robothudar är egentligen inget annat än tryckkuddar som kan känna när de berörs, men som inte kan bearbeta betydelsen, till exempel om det är smärtsamt. NRE-skin är annorlunda eftersom den är utformad för att fungera som det mänskliga nervsystemet.
Hur det fungerar
Denna hud består av fyra lager. Det översta lagret är ett skyddande hölje som fungerar som vår egen epidermis. Under det finns sensorer och kretsar som fungerar som mänskliga nerver. Var 75–150 sekund skickar huden en liten elektrisk puls till robotens CPU, även när ingenting rör vid den. Det är som om huden säger: ”Allt är bra.” Om huden skärs eller skadas slutar pulsen, vilket talar om för roboten var den har skadats, och den varnar ägaren.
När huden berörs skickar den en annan typ av signal som kallas en spik, som bär information om det tryck som utövas. Vid normala beröringar skickas dessa spikar till CPU:n. Om beröringen är så hård eller extrem att den orsakar ”smärta” skickar huden dock en högspänningsspik direkt till motorerna. Detta kringgår CPU:n och utlöser en snabb reflexreaktion, till exempel att armen dras bort omedelbart. En smärtsignal sänds endast ut när sensorerna i huden upptäcker en kraft som överstiger ett förinställt tröskelvärde.
”Vår neuromorfiska robotiska e-hud har en hierarkisk, neuralt inspirerad arkitektur som möjliggör högupplöst beröringsavkänning, aktiv smärt- och skadedetektering med lokala reflexer och modulär snabbkopplingsreparation”, skrev teamet i sin artikel publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences. ”Denna design förbättrar avsevärt robotens beröring, säkerhet och intuitiva människa-robot-interaktion för empatiska servicerobotar.”
Huden kan till och med ”reparera” sig själv tack vare en smart, Lego-liknande design. Eftersom den är gjord av magnetiska lappar kan ägaren helt enkelt knäppa av en skadad del och klicka fast en ny på några sekunder.
Nästa steg för teamet är att förbättra hudens känslighet så att den kan känna flera beröringar samtidigt utan att bli förvirrad.
Mer information: Yuyu Gao et al, A neuromorphic robotic electronic skin with active pain and injury perception, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2520922122
