Инженеры Стэнфордского разрабатывает электронную перчатку, которая дает роботам чувство осязания: Электронная перчатка, которая одаривает роботизированные руки с некоторыми из ловкости людей пользуются

Инженеры Стэнфорда разработали электронную перчатку с датчиками, которая однажды может дать роботизированным рукам ту ловкость, которую люди считают само собой разумеющейся.. Исследователи из Стэнфорда разработали сенсорные датчики, похожие на кожу, которые позволяют этой роботизированной руке оказывать необходимое давление, чтобы поднять и переместить мяч для пинг-понга, не раздавливая его..

В бумага опубликовано ноя. 21 в Научная робототехника, инженер-химик Чжэнань Бао и ее команда продемонстрировали, что датчики работают достаточно хорошо, чтобы рука робота могла прикоснуться к нежной ягоде и взять мяч для настольного тенниса, не раздавливая их..

«Эта технология открывает нам путь к тому, чтобы однажды дать роботам такие же сенсорные способности, как человеческая кожа.,”Сказал Бао.

Бао сказал, что датчики на кончиках пальцев перчатки одновременно измеряют интенсивность и направление давления., два качества, необходимые для достижения ловкости рук. Исследователи все еще должны усовершенствовать технологию для автоматического управления этими датчиками, но когда они это сделают,, робот в перчатке может обладать ловкостью, чтобы держать яйцо между большим и указательным пальцами, не разбивая его и не позволяя ему соскользнуть.

Электроника, имитирующая жизнь

Электронная перчатка имитирует взаимодействие слоев человеческой кожи, придавая нашим рукам необычайную чувствительность..

Наш внешний слой кожи пропитан датчиками для определения давления., тепло и другие раздражители. Наши пальцы и ладони особенно богаты сенсорными датчиками. Эти датчики работают вместе с подслоем кожи, называемым спинной мозговой оболочкой., ухабистая микроскопическая местность холмов и долин.

Эта неровность имеет решающее значение. Когда наш палец касается объекта, внешний слой кожи приближается к остистому краю. Легкое прикосновение ощущается в основном датчиками, расположенными на вершинах холмов. Более сильное давление заставляет внешнюю кожу опускаться в долины шиповидной кости., вызывает более сильные ощущения прикосновения.

Но измерение интенсивности давления - это только часть того, что позволяет спинная мозг.. Этот неровный подслой также помогает выявить направление давления., или усилие сдвига. Например, палец, нажимающий на север, создает сильные сигналы на южных склонах этих микроскопических холмов. Эта способность чувствовать усилие сдвига является частью того, что помогает нам мягко, но крепко держать яйцо между большим и указательным пальцами.

Postdoctoral ученой Клементины Boutry и магистр студент Марк Negre руководили развитием электронных датчиков, которые имитируют этот человеческий механизм. Каждый датчик на кончике пальца роботизированной перчатки состоит из трех гибких слоев, которые работают совместно. Верхние и нижние слои являются электрический активными. Исследователи проложили сетку электрических линий на каждой из двух обращенных друг к другу поверхностей., как ряды в поле, и повернули эти строки перпендикулярно друг другу, чтобы создать плотный массив маленьких чувствительных пикселей.. Они также сделали нижний слой неровным, как спинной мозг..

Резиновый изолятор посередине просто разделял верхний и нижний слои электродов.. Но это разделение было критическим, потому что электроды, которые находятся рядом, не касаясь друг друга, могут накапливать электрическую энергию. Когда робот-палец надавил, прижимая верхние электроды ближе к нижним, накопленная энергия увеличилась. Холмы и долины нижнего слоя позволили сопоставить интенсивность и направление давления с конкретными точками на перпендикулярных сетках., очень похоже на человеческую кожу.

Нежное прикосновение

Чтобы проверить свою технологию, исследователи поместили свои трехслойные датчики на пальцы резиновой перчатки., и надеть перчатку на руку робота. В конечном итоге цель состоит в том, чтобы встроить датчики прямо в кожевенное покрытие для рук роботов.. В одном эксперименте, они запрограммировали роботизированную руку в перчатках так, чтобы она нежно касалась ягоды, не повреждая ее. Они также запрограммировали руку в перчатке поднимать и перемещать мяч для пинг-понга, не раздавливая его., используя датчик для определения соответствующей силы сдвига, чтобы схватить мяч, не уронив его.

Бао сказал, что при правильном программировании роботизированная рука, носящая текущую сенсорную перчатку, может выполнять повторяющуюся задачу, например поднимать яйца с конвейерной ленты и помещать их в картонные коробки.. Эта технология также может найти применение в роботизированной хирургии., где необходимо точное сенсорное управление. Но конечная цель Бао - разработать усовершенствованную версию перчатки, которая автоматически прикладывает только необходимое количество силы для безопасного обращения с объектом без предварительного программирования..

«Мы можем запрограммировать робота руку, чтобы коснуться малину без дробления его, но мы далеко от того, чтобы коснуться и обнаружить, что малина и позволит роботу забрать его," она сказала.

Источник: news.stanford.edu, Том Абате