Sensor tátil macio com características comparáveis ​​à pele para robôs

A equipe da Aresearch desenvolveu um sensor tátil macio com características comparáveis ​​à pele. Uma garra robótica com o sensor montado na ponta do dedo pode realizar tarefas desafiadoras, como segurar objetos frágeis de forma estável e enfiar uma agulha.

Uma característica principal da pele humana é sua capacidade de sentir a força de cisalhamento – a força que faz dois objetos escorregarem ou deslizarem um sobre o outro quando entram em contato. Ao sentir a magnitude, a direção e a mudança sutil da força de cisalhamento, a pele humana pode agir como feedback e nos permitir ajustar como segurar um objeto de forma estável com nossas mãos e dedos ou com que força devemos agarrá-lo.

Para imitar essa característica da pele humana, o sensor tátil macio é integrado a uma estrutura de várias camadas como a pele humana e inclui um filme flexível e especialmente magnetizado de cerca de 0,5 mm de espessura como camada superior. Quando uma força externa é exercida sobre ele, ele pode detectar a mudança do campo magnético devido à deformação do filme. Mais importante, ele pode desacoplar ou decompor a força externa automaticamente em dois componentes:força normal (a força aplicada perpendicularmente ao objeto) e força de cisalhamento, fornecendo a medição precisa dessas duas forças, respectivamente.

Além disso, o sensor possui outra característica semelhante à da pele humana:a “super-resolução” tátil que permite localizar a posição dos estímulos com a maior precisão possível. Um algoritmo de super-resolução tátil eficiente usa aprendizado profundo para obter uma melhoria de 60 vezes na precisão da localização para a posição de contato. Esse algoritmo de super-resolução tátil pode ajudar a melhorar a resolução física de uma matriz de sensores táteis com o menor número de unidades de detecção, reduzindo assim o número de fiações e o tempo necessário para a transmissão do sinal.

Ao montar o sensor na ponta do dedo de uma garra robótica, a equipe mostrou que os robôs podem realizar tarefas desafiadoras. A garra robótica agarrou de forma estável objetos frágeis como um ovo enquanto uma força externa tentava arrastá-lo para longe e enfiou uma agulha via teleoperação. O sensor pode ser facilmente estendido para a forma de matrizes de sensores ou até mesmo pele eletrônica contínua que cobre todo o corpo do robô.

A sensibilidade e a faixa de medição do sensor podem ser ajustadas alterando a direção de magnetização da camada superior (filme magnético) do sensor sem alterar a espessura do sensor. Isso permite que a e-skin tenha sensibilidade e faixa de medição diferentes em diferentes partes, assim como a pele humana. Além disso, o sensor tem um processo de fabricação e calibração muito mais curto em comparação com outros sensores táteis.

O sensor pode ser benéfico para aplicações no campo da robótica, como preensão adaptativa, manipulação hábil, reconhecimento de textura, próteses inteligentes e interação humano-robô.