Sensory dotyku – miękka robotyka

08/04/2021

Miękka robotyka to specyficzna dziedzina robotyki, która specjalizuje się w zastosowaniu materiałów alternatywnych, elastycznych. Badania nad miękką robotyką inspirowane są światem przyrody, zarówno na polu materiałów jak i takich elementów jak mięśnie, ścięgna, stawy.

Pomimo większej możliwości doboru pasujących materiałów, roboty wykonane z miękkich materiałów często mają problem ze skutecznością czujników sensorycznych. Stworzenie robotycznej repliki ręki, która byłaby w stanie na równi z ludzką zebrać informacje o dotykanym przedmiocie wciąż czeka na swoich konstruktorów.

Naukowcy z uniwersytetu Beihang w Pekinie stworzyli nowy mechanizm sensora dotyku, inspirowany propriocepcją. Propriocepcja to termin określający w skrócie zmysł orientacji położenia własnego ciała. Pojęcie to występuje również w robotyce, przy pobieraniu przez robota informacji z zewnątrz.

Chang Cheng, jeden z naukowców pracujących nad projektem, w wywiadzie dla TechXplore powiedział: „Idea naszej ostatniej pracy opiera się na strukturze propriocepcji występującej u ludzi, która determinuje pozycję naszego ciała i obciążenie naszych ścięgien/stawów. Pracujemy nad projektem badawczym dotyczącym protez dłoni i szukamy sposobów rozwiązania problemu braku czuciowej informacji zwrotnej w istniejących protezach”.

W przeszłości naukowcy zajmujący się robotyką zazwyczaj nie korelowali propriocepcji ze zmysłem dotyku. W rzeczywistości ludzki mechanizm propriocepcji nie pozwala na szczególnie precyzyjne reakcje i prawdopodobnie dlatego ludzie nie używają go do rozpoznawania tekstury przedmiotów lub powierzchni.

Ponieważ czujniki przemysłowe są znacznie bardziej czułe niż ludzkie proprioceptory, zastosowanie ich na palcach robotów może pomóc naukowcom w zebraniu bardziej precyzyjnych, dotykowych informacji zwrotnych. Prototypowy system stworzony przez Chenga i jego współpracowników składa się z siłownika liniowego, ścięgna (lub kabla), czujnika naprężenia i miękkiego palca robota.

„Ścięgno łączy palec z siłownikiem, a czujnik naprężenia jest zainstalowany pośrodku ścięgna” – powiedział Cheng. „Kiedy siłownik jest napędzany, ciągnie za ścięgno, co powoduje zginanie/wyprostowanie palca, a naprężenie ścięgna odpowiednio się zmienia. Gdy palec dotyka różnych przedmiotów, czujnik wysyła serię sygnałów naprężenia, które charakteryzują dotykane przedmioty ”.

Skuteczność tej techniki jest więcej niż obiecująca. Badanie odczytywania sztywności i tekstury osiągnęły odpowiednio 99,7% i 100%. W następnej kolejności ekipa Chenga będzie współpracować z laboratorium nanotechnologicznym w celu opracowania tańszego odpowiednika czujnika dotykowego, który umożliwi rejestrację siły i momentu obrotowego.

Wydaje się, że chiński zespół zrobił znaczący krok w kierunki opracowania w pełni funkcjonalnej bionicznej kończyny.

Źródło: eletimes.com arxiv

Autor: Kuba Łozowski

Czytaj też: Powietrze w sterowaniu miękkimi robotami