#Мини тактильный датчик на основе зрения на основе волоконно-оптических пучков

Диаграмма излагает компоненты датчика.Кредит: Di et al.

«Мы в первую очередь заинтересованы в науке о цифровом прикосновении для роботов. С помощью Digit Pinki мы хотели исследовать, как создать датчики, которые имеют возможности прикосновения, напоминающие о людях, но в форм -факторе человеческого пальца».

Digit Pinki, датчик, созданный DI и ее коллегами, основан на дизайнах тактильных датчиков, представленных в последние годы, таких как датчики Digit и Omnitact.Однако, чтобы создать свое устройство, DI и ее коллеги также пересмотрели более старые идеи дизайна, представленные в 1980 -х годах, в том числе те, которые изложены в оригинальной статье S. Begej.

«Digit Pinki-это тип тактильного датчика на основе зрения, который использует изображения из миниатюрной камеры, чтобы получить ощущение ощущения»,-объяснил Ди.«Обычно эти виды датчиков состоят из оптически прозрачного гелевого кончика пальца. Когда эти гелевые пальцы касаются объекта или окружающей среды, внутренняя камера с огнями будет делать изображения полученных деформаций в геле».

Исследователи обучили алгоритм машинного обучения по деформациям геля датчика, произведенного, когда датчик вступает в контакт с объектом.Обученный алгоритм может точно изучать тактильную информацию, такую как контактные силы с объектом, из данных изображения, собранных датчиком.Эта тактильная информация может затем использоваться роботом или устройством для выполнения задач манипуляции.

«Наша инновация заключалась в том, чтобы уменьшить датчики, используя волоконно -оптические пучки, чтобы передать изображение в дистанционно расположенную камеру, сродни тому, как ранние эндоскопы использовали волоконно -оптические связки для визуализации», - сказал Ди.”Перемещая электронику от кончика гелевого пальца, мы могли бы существенно сократить кончик гелевого пальца. Одним из преимуществ этой конструкции является то, что гель-кончики пальца не магнитный и не содержит электроники, благо для любых задач в медицинских приложениях, таких как внутри корпуса.или в машине МРТ ».

Недавняя работа этой команды исследователей демонстрирует осуществимость миниатюризации тактильных датчиков, основанных на зрении, с использованием оптоволоконных связей.Следуя им предлагаемой дизайне, DI и ее коллеги создали прототип -датчик с диаметром кончика 15 миллиметров, что примерно среднее размер кончика пальца женщины или размера нижних 5% от мужчин.

Примечательно, что этот искусственный, чувствительный кончик пальца изготовлен из силикона и не содержит чувствительных электронных или магнитных компонентов.Это означает, что его можно безопасно ввести в организм человека и, таким образом, может быть привлекательным для медицинских применений.

«Одним из реальных применений для стройного, чувствительного датчика является диагностика рака в ограниченных пространствах-например, цифровое пальпация в рутинных ректальных или шейки матки»,-пояснил Ди.«Поскольку узелки рака немного жесткие, чем здоровые ткани, клиницисты могут чувствовать раковые ростки с кончиками пальцев в качестве диагностического метода.

«В статье мы представляем предварительные результаты, показывающие цифру, различающуюся в здоровой и нездоровой ткани как на фантомах медицинских классов (моделирование реальной ткани), так и на задней ткани простаты ex vivo (часть простаты, которая ощущается во время клинического обследования). ”

Результаты предварительных тестов команды показывают, что Digit Pinki может быть использован для разработки новых медицинских технологий, включая устройства, которые могут обнаруживать нарушения тканей внутри человека человека.Кроме того, датчик может быть использован для разработки новых роботизированных систем, таких как тонкие и чувствительные искусственные кончики пальцев, которые позволяют роботам манипулировать объектами с большей ловкостью и даже используют ножницы или другие инструменты, которые требуют применения контролируемых сил в ограниченном месте.

«В ближайшем будущем мы работаем над расширением этой технологии для других медицинских приложений, например, для пальпировки шейки матки», - добавил DI.«Было бы интересно иметь такие высоко чувствительные кончики пальцев на протезных руках. Мы также заинтересованы в том, чтобы выяснить, как использовать искусственный интеллект для интерпретации сигналов прикосновения для манипуляций».

Больше информации: Julia Di et al. Используя волоконно-оптические пучки для миниатюризации тактильных датчиков на основе зрения, Arxiv (2024).Doi: 10.48550/arxiv.2403.05500

© 2024 Science X Network