Инженери от Станфорд разработват електронна ръкавица, която дава на роботите усещане за допир: Електронна ръкавица, която дава на роботизираните ръце част от ръчната сръчност, на която хората се радват

Инженери от Станфорд разработиха електронна ръкавица, съдържаща сензори, които един ден биха могли да дадат на роботизираните ръце онази сръчност, която хората приемат за даденост. Изследователи от Станфорд разработиха подобни на кожа сензори за докосване, които позволяват на тази роботизирана ръка да упражнява точното количество натиск, за да повдигне и премести топка за пинг-понг, без да я смачква.

Каква форма на енергия се трансформира в горяща свещ хартия публикувано ноем. 21 в Научна роботика, инженер-химик Женан Бао и нейният екип показаха, че сензорите работят достатъчно добре, за да позволят на роботизирана ръка да докосне деликатно зрънце и да борави с топка за пинг-понг, без да ги мачка.

„Тази технология ни изправя по пътя един ден да предоставим на роботите способностите за усещане, които се намират в човешката кожа,“, каза Бао.

Бао каза, че сензорите в върховете на пръстите на ръкавицата едновременно измерват интензивността и посоката на натиск, две качества, които са от съществено значение за постигане на ръчна сръчност. Изследователите все още трябва да усъвършенстват технологията за автоматично управление на тези сензори, но когато го направят, робот, носещ ръкавица, може да има сръчността да държи яйце между палеца и показалеца, без да го разбие или да го остави да се изплъзне.

Електроника, имитираща живот

Електронната ръкавица имитира начина, по който слоевете човешка кожа работят заедно, за да придадат на ръцете ни тяхната изключителна чувствителност.

Външният ни слой на кожата е пропит със сензори за откриване на натиск, топлина и други стимули. Нашите пръсти и длани са особено богати на сензори за докосване. Тези сензори работят във връзка с подслой на кожата, наречен спинозум, неравен микроскопичен терен от хълмове и долини.

Тази неравност е критична. Както пръстът ни докосва предмет, външният слой на кожата се приближава до спинозума. Леко докосване се усеща главно от сензори близо до върховете на хълмовете. По-интензивният натиск принуждава външната кожа надолу към долините на спинозума, предизвиквайки по-интензивни усещания при допир.

Но измерването на интензивността на натиска е само част от това, което спинозумът позволява. Този неравен подслой също помага да се разкрие посоката на натиска, или сила на срязване. Пръст натискане на север например, създава силни сигнали по южните склонове на тези микроскопични хълмове. Тази способност да усещаме силата на срязване е част от това, което ни помага внимателно, но здраво да държим яйцето между палеца и показалеца.

Постдокторантът Клементин Бутри и магистърът Марк Негре ръководиха разработването на електронни сензори, които имитират този човешки механизъм. Всеки сензор на върха на пръста на роботизираната ръкавица е направен от три гъвкави слоя, които работят съвместно. Горният и долният слой са електрически активни. Изследователите поставиха мрежа от електрически линии върху всяка от двете лицеви повърхности, като редове в поле, и обърна тези редове перпендикулярно един на друг, за да създаде плътен масив от малки сензорни пиксели. Те също направиха долния слой неравен като спинозума.

Гуменият изолатор в средата просто държеше горния и долния слой на електродите един от друг. Но тази раздяла беше критична, тъй като електродите, които са близо, без да се докосват, могат да съхраняват електрическа енергия. Докато роботизираният пръст натискаше надолу, притискане на горните електроди по-близо до дъното, съхранената енергия се увеличи. Хълмовете и долините на долния слой предоставиха начин за картографиране на интензитета и посоката на натиска към конкретни точки на перпендикулярните мрежи, много като човешката кожа.

Деликатно докосване

За да тестват технологията си, изследователите поставиха своите трислойни сензори върху пръстите на гумена ръкавица, и сложете ръкавицата на роботизирана ръка. В крайна сметка целта е да се вградят сензори директно в подобно на кожа покритие за роботизирани ръце. В един експеримент, те програмираха роботизираната ръка с ръкавици да докосне нежно зрънце, без да го повреди. Те също програмираха ръката с ръкавица да повдига и движи топка за пинг-понг, без да я смачква, като използвате сензора, за да откриете подходящата сила на срязване, за да хванете топката, без да я изпускате.

Бао каза, че с правилното програмиране роботизирана ръка, носеща сегашната сензорна ръкавица, може да изпълнява повтаряща се задача като повдигане на яйца от конвейерна лента и поставянето им в кашони. Технологията може да има приложения и в робот-асистирана хирургия, където прецизното управление с докосване е от съществено значение. Но крайната цел на Bao е да разработи усъвършенствана версия на ръкавицата, която автоматично прилага точното количество сила, за да се справи безопасно с обект без предварително програмиране.

„Можем да програмираме роботизирана ръка да докосне малина, без да я смачка, но сме далеч от възможността да докоснем и открием, че е малина, и да позволим на робота да я вземе,или работете със съществуващо изображение, като използвате програма като Adobe Photoshop, за да изберете различни обекти и да ги разделите на слоеве, преди да генерирате анимацията.

Източник: news.stanford.edu, от Том Абате