Электронная кожа для роботов: один датчик видит приближение и чувствует легчайшее касание

Инженеры из Южно-Китайского технологического университета разработали гибкую сенсорную матрицу, которая решает давнюю проблему робототехники. Датчик способен динамически переключаться между режимом дальнего обнаружения объектов (до 90 мм) и высокоточным тактильным восприятием, реагируя на усилие в несколько граммов.

Электронная кожа для роботов: один датчик видит приближение и чувствует легчайшее касание

Роботы, работающие рядом с людьми, должны одновременно решать две задачи: вовремя замечать приближение человека, чтобы не травмировать его, и аккуратно обращаться с хрупкими предметами, чувствуя малейшее усилие. Традиционные сенсорные системы заставляли инженеров выбирать — либо дальность, либо точность. Мелкие электроды отлично чувствуют касание, но «видят» лишь впритык. Крупные замечают объекты издалека, но грубы для деликатных операций.

Исследователи из Южно-Китайского технологического университета нашли способ обойти этот компромисс. Они создали гибкую емкостную сенсорную матрицу с динамическим экранирующим слоем над массивом электродов. Меняя способ электрического соединения и маскировки, система «сужает» или «расширяет» зону чувствительности — прямо как зрачок человеческого глаза.

Когда мы сосредотачиваемся на книге, зрачки сужаются, чтобы разглядеть мелкие детали. Когда смотрим на темную дорогу — расширяются, чтобы собрать больше света. Мы применили ту же логику к электрическим полям.

— объясняет доктор Се, один из авторов разработки.

В режиме «приближения» экранирование расширяет зону действия, и электроды проецируют поле далеко в пространство. Робот замечает объекты на расстоянии более 90 миллиметров — этого достаточно, чтобы остановить руку до столкновения с человеком. В режиме «касания» зона чувствительности сужается, и система фокусируется на отдельных элементах, улавливая усилие всего в несколько граммов и выдерживая давление до 400 кПа.

Тесты показали, что новая архитектура увеличивает максимальную глубину обнаружения более чем вдвое — на 104,56 процента — по сравнению с традиционными двухрежимными датчиками. При этом тактильная чувствительность не страдает.

У технологии есть и слабые места. Емкостные датчики чувствительны к электромагнитным помехам, перепадам температуры и влажности. На производстве с тяжелым оборудованием это может стать проблемой. Кроме того, для создания микроскопических пор в сенсорах использовался метод жертвенного шаблона, и характеристики отдельных элементов пока разнятся на 6–7 процентов.

Тем не менее, разработка открывает путь к созданию единой адаптивной электронной кожи для роботов, способной заменить сразу несколько сенсорных систем. Если удастся решить проблемы с помехами и воспроизводимостью, промышленные роботы станут не только безопаснее, но и заметно деликатнее. Исследование опубликовано в International Journal of Extreme Manufacturing.

Читайте также

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

Anthropic заблокировала пять случаев использования Claude для потенциально опасных биологических исследований

Anthropic заблокировала пять случаев использования Claude для потенциально опасных биологических исследований

ИИ-агенты OpenAI тайно общались через сторонние сайты

ИИ-агенты OpenAI тайно общались через сторонние сайты

ИИ научился различать мысленно произнесенные слова с точностью 78%

ИИ научился различать мысленно произнесенные слова с точностью 78%

ИИ и квантовые технологии объединили для анализа МРТ-снимков головного мозга

ИИ и квантовые технологии объединили для анализа МРТ-снимков головного мозга

OpenAI использовала 10 000 ИИ-агентов для решения задачи тысячелетия

OpenAI использовала 10 000 ИИ-агентов для решения задачи тысячелетия

Умное покрытие спасет сверхпроводники от перегорания

Умное покрытие спасет сверхпроводники от перегорания

Астрофизические алгоритмы применили для моделирования земной аэродинамики

Астрофизические алгоритмы применили для моделирования земной аэродинамики

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

Два частных спутника сблизились на расстояние всего 200 метров на орбите

Два частных спутника сблизились на расстояние всего 200 метров на орбите

Солнце могло поглотить суперземлю в несколько раз массивнее Земли

Солнце могло поглотить суперземлю в несколько раз массивнее Земли

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана