Сенсор для протеза руки, чувствительный как человеческая кожа

Ученые из Городского университета Гонконга разработали мягкий тактильный сенсор для чувствительного контроля поперечных усилий, прилагаемых к его поверхности. Прикрепленный к роботизированным захватам, этот сенсор позволяет точно контролировать захваченные предметы, предоставляя роботу возможность совершать впечатляющие действия, такие как вставка нити в иглу и захват яйца, не повреждая скорлупу. Исследователи надеются, что датчик может быть полезен для протезов нового поколения, которые могут выполнять задачи, требующие очень точного контроля.

Информация о новой разработке была опубликована в журнале Science Robotics.

Человеческая кожа умеет определять силу сдвига - силу, которая возникает, когда два предмета скользят друг относительно друга. Когда вы чувствуете, что что-то выскальзывает из руки, естественной реакцией является затягивание захвата, но роботы (или механизированные протезы), как правило, не могут сделать то же самое. Это означает, что с помощью роботизированных рук или захватов может быть сложно выполнять определенные задачи, и они, как правило, немного неуклюжи.

Новый гибкий сенсор имитирует многослойную природу кожи. Верхний слой намагничен, и когда к нему прилагается поперечное усилие и сенсор деформируется, он регистрирует возникающее в результате изменение магнитного поля. Он также может различать поперечную силу и внешнюю силу, приложенную перпендикулярно к захваченному объекту. И это важно, поскольку необходимо знать точное значение каждого силового компонента, чтобы анализировать или контролировать неподвижное или движущееся состояние объекта.

Система использует программное обеспечение на базе машинного обучения, чтобы точно охарактеризовать положение воздействующих на сенсор стимулов.

При тестировании датчик позволял роботизированному захвату выполнять некоторые сложные задачи, что дает основание думать, что он может придать протезным устройствам дополнительную ловкость. Например, сенсоры позволили захвату удерживать неповрежденным яйцо, не ломая скорлупу, в то время как исследователь пытался его вытащить. По словам разработчиков,

Высокая чувствительность датчика помогает руке робота регулировать положение контакта, когда она захватывает объект. А рука робота может регулировать величину силы в зависимости от показаний тактильного датчика.