Электронная кожа, которая может обнаружить тактильную информацию и создавать тактильную обратную связь

Рамочная диаграмма двунаправленного тактильного взаимодействия человека-робот.Кредит: MU et al.

В последние годы ученые и инженеры материалы внедрили все более сложные материалы для роботизированных и протезных применений.Это включает в себя широкий спектр электронных скинов или электронных ккинсов, предназначенных для ощущения окружающей среды и искусственно воспроизводить чувство прикосновения.

Исследователи из Университета Цинхуа недавно представили новую двухмодальную тактильную электронную кожу, которая могла бы расширить возможности восприятия роботов, а также позволил им сообщать информацию, используя чувство осязания человека.Эта электронная кожа, представленная в статье, размещенной на сервере препринта arxiv и принятой IEEE ICRA 2024, может как ощущать тактильную информацию и создавать тактильную обратную связь, что позволяет обеспечить двунаправленные взаимодействия на основе сенсорных на основе сенсорных лиц (HRIS).

«Наша статья представляет двойную электронную кожу (E-Skin), предназначенную для улучшения взаимодействия человека с компьютером (HRI)»,-сказал доктор Венбо Дин, соавтор статьи.«Он учитывает ограничения текущей технологии электронной кожи, которая может обеспечить только тактильное восприятие или тактильную обратную связь, но не оба. Рабочие механизмы единиц зондирования и обратной связи не могут быть беспрепятственно объединены, что приводит к более крупным устройствам и более высоким производственным затратам».

Основной целью недавнего исследования доктора Дин и его коллег было разработать двухмодальную электронную кожу, которая также будет реагировать на контактные силы посредством двунаправленной передачи тактильной информации.Чтобы достичь этого, электронная кожа, которую они представили, объединяет мультимодальное магнитное тактильное зондирование с обратной связью вибрации.

«Электронная кожа объединяет гибкую магнитную пленку, эластомер кремния, матрицу датчиков Холла, матрицу привода и микроконтроллер»,-объяснил доктор Дин.«Датчик зала обнаруживает деформацию магнитной пленки, вызванную механическим давлением, что приводит к изменениям в магнитном поле, тем самым достигая многомерного тактильного восприятия. Одновременно, инициатор привода генерирует механическую вибрацию, чтобы обеспечить тактильную обратную связь, усиливая интерактивный опытмежду людьми и роботами “.

Доктор Дин и его коллеги проверили прототип своей электронной кожи в серии экспериментов, также изучая его потенциал для трех основных возможных применений распознавания объектов, точного взвешивания и иммерсивного HRI.Они обнаружили, что электронная кожа была эффективной как в тактильной информации, так и в тактильной обратной связи.

«Эксперимент по взвешиванию особенно инновационный, поскольку он использует тактильные вибрации неожиданным и творческим способом», - сказал доктор Дин.«Кроме того, скорость тонкого взвешивания может контролироваться, и точность управления может быть улучшена до (~ 0,0246 г), что отвечает ежедневным требованиям к приготовлению пищи и взвешиванию.29 граммов ”.”

Двойная тактильная электронная кожа, представленная доктором Дингом и его коллегами, может скоро быть развернута и протестирована в различных условиях.Среди прочего, это может способствовать манипуляциям с роботом, обеспечить более точный контроль в промышленных роботах и открыть новые маршруты для разработки сложных протезных конечностей.

«Наши будущие исследования и разработки будут сосредоточены на миниатюризации компонентов электронной кожи для более широкого спектра приложений, включающих новые методы зондирования (например, ощущение температуры) и добавление слуховой обратной связи»,-добавил доктор Дин.«Эти достижения направлены на то, чтобы обеспечить более полное сенсорный опыт и улучшить сотрудничество между человеком и машиной».

Больше информации: Shilong Mu et al., Двойная тактильная электронная кожа: обеспечение двунаправленного взаимодействия человека-робота посредством интегрированного тактильного восприятия и обратной связи, Arxiv (2024).Doi: 10.48550/arxiv.2402.05725

© 2024 Science X Network