Os cientistas dão aos robôs uma sensação de contato com tecido que imita a pele humana

Os robôs se destacam em muitas coisas, mas ter um bom senso de toque não está entre eles. Seja soltando itens ou beliscando -os com muita força, o que esmaga o objeto, muitos robôs lutam com essas habilidades básicas que os humanos dominaram.

Ao longo dos anos, os cientistas equiparam robôs com câmeras e outras ferramentas que permitem que as máquinas sejam melhores objetos de detecção. Mas uma solução simples e econômica permanece ilusória.

Um novo têxtil eletrônico (E-Têxtil), em desenvolvimento na Universidade de Buffalo, pretende resolver esse problema. A tecnologia, descrita em um estudo publicado em 30 de julho em Comunicações da naturezaimita como os nervos em nossas mãos sentem pressão e escorregando enquanto agarra objetos.

“As aplicações são muito emocionantes”, diz Jun Liu, Ph.D., professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UB na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas. “A tecnologia pode ser usada em tarefas de fabricação, como montar produtos e empacotá -los – basicamente qualquer situação em que humanos e robôs colaborem. Também poderia ajudar a melhorar as ferramentas de cirurgia robótica e os membros protéticos”.

Liu, também membro do corpo docente do UB’s Renew Institute, é o autor correspondente do estudo. Autores adicionais incluem Ehsan Esfahani, Ph.D., Professor Associado do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UB, vários estudantes da UB e um ex -doutorado da UB. estudante do grupo de Liu, que agora é estudioso de pós -doutorado na Universidade de Chicago.

“Nosso sensor funciona como a pele humana – é flexível, altamente sensível e capaz de detectar não apenas pressão, mas também deslizamento sutil e movimento de objetos”, diz Vashin Gautham, Ph.D. candidato no grupo de pesquisa da Liu e primeiro autor do estudo. “É como dar às máquinas uma verdadeira sensação de toque e aderência, e esse avanço pode transformar como os sistemas de interação de robôs, próteses e interações com os robôs, próteses e mulheres interagem com o mundo ao seu redor”.

Os pesquisadores integraram o sistema de detecção a um par de dedos robóticos impressos em 3D, que são montados em uma garra robótica compatível desenvolvida pelo grupo de Esfahani.

“A integração desse sensor permite que a garra robótica detecte derrapagem e ajuste dinamicamente sua força de conformidade e aderência, permitindo tarefas de manipulação em mãos que antes eram difíceis de alcançar”, diz Esfahani.

Por exemplo, quando os pesquisadores tentaram puxar um peso de cobre dos dedos, a garra sentiu isso e imediatamente apertou sua aderência.

“Este sensor é o componente ausente que traz as mãos robóticas um passo mais perto de funcionar como uma mão humana”, acrescenta Esfahani. O leve movimento do objeto causa atrito entre os dois materiais, que por sua vez gera eletricidade de corrente direta (DC)-um fenômeno conhecido como efeito tribovoltaico.

Os pesquisadores mediram o tempo de resposta do sistema de detecção e o consideraram comparável às capacidades humanas. Por exemplo, o sistema levou de 0,76 milissegundos para 38 milissegundos para responder, dependendo do experimento. Os receptores de toque humano reagem normalmente entre 1 e 50 milissegundos.

“O sistema é incrivelmente rápido e bem dentro dos benchmarks biológicos estabelecidos pelo desempenho humano”, diz Liu. “Descobrimos que quanto mais forte ou mais rápido o deslizamento, mais forte a resposta é do sensor – isso é fortuito porque facilita a construção de algoritmos de controle para permitir que o robô age com precisão”.

A equipe de pesquisa está planejando testes adicionais do sistema de detecção, incluindo a integração de uma forma de inteligência artificial conhecida como aprendizado de reforço que poderia melhorar ainda mais a destreza do robô.