Новые прозрачные датчики подходят практически везде

Фото: Андреас Хеддерготт / TUM

«Обнаружение и восприятие окружающей среды имеет важное значение для понимания того, как эффективно взаимодействовать с ней», — говорит Соня Гросс. Важным фактором для взаимодействия с объектами является их форма. «Это определяет, как мы можем выполнять определенные задачи», — говорит исследователь из Мюнхенского института робототехники и машинного интеллекта (MIRMI) в TUM. Кроме того, физические свойства объектов, такие как их твердость и гибкость, влияют на то, как мы можем их схватывать и манипулировать.

Святой Грааль в робототехнике и протезировании — это реалистичное подражание сенсомоторным навыкам человека, например, в человеческой руке. В робототехнике датчики силы и крутящего момента полностью интегрированы в большинство устройств. Эти измерительные датчики обеспечивают ценную обратную связь о взаимодействии роботизированной системы, такой как искусственная рука, с окружающей средой. Однако традиционные датчики были ограничены с точки зрения возможностей настройки. Они также не могут быть прикреплены к произвольным объектам. Вкратце: до сих пор не существовало процесса производства датчиков для жестких объектов произвольных форм и размеров.

🔗 YouTube

Первый каркас для мягких датчиков

«Мы используем программное обеспечение для создания структуры сенсорных систем», — говорит Идальго. «Затем мы отправляем эту информацию на 3D-принтер, где изготавливаются наши мягкие датчики».

Принтер впрыскивает проводящую черную пасту в жидкий силикон. Силикон затвердевает, но паста окружается им и остается жидкой. Когда датчики сжимаются или растягиваются, их электрическое сопротивление изменяется. «Это говорит нам о том, сколько силы сжатия или растяжения прикладывается к поверхности. Мы используем этот принцип, чтобы получить общее представление о взаимодействии с объектами и, в частности, научиться управлять искусственной рукой, взаимодействующей с этими объектами», — объясняет Идальго.

Что отличает их работу, так это то, что датчики, встроенные в кремний, приспосабливаются к рассматриваемой поверхности (например, пальцам или рукам), но при этом предоставляют точные данные, которые можно использовать для взаимодействия с окружающей средой.

Новые перспективы для робототехники и особенно протезирования

Датчики предоставляют ценные данные о силах сжатия и деформациях в режиме реального времени, обеспечивая тем самым немедленную обратную связь. Это расширяет диапазон восприятия объекта или роботизированной руки, способствуя более сложному и чувствительному взаимодействию.

Подробнее: Sonja Groß et al, Soft Sensing Skins for Arbitrary Objects: An Automatic Framework, 2023 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) (2023). DOI: 10.1109/ICRA48891.2023.10161344 🔗