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

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

Российские специалисты научили роботов находить кратчайший путь в сто раз быстрее

Российские специалисты научили роботов находить кратчайший путь в сто раз быстрее

Физики создали необычный аналоговый ИИ из 400 вращающихся микрочастиц в капле жидкости

Физики создали необычный аналоговый ИИ из 400 вращающихся микрочастиц в капле жидкости

Нейросети научат искать потенциальные ямы: ДГТУ формирует датасеты для анализа дорог

Нейросети научат искать потенциальные ямы: ДГТУ формирует датасеты для анализа дорог

Российская Tomato Quality Station автоматически сортирует помидоры

Российская Tomato Quality Station автоматически сортирует помидоры

Ученые предупредили о новой угрозе для квантовых компьютеров

Ученые предупредили о новой угрозе для квантовых компьютеров

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

NASA показало поврежденное колесо марсохода Curiosity после почти 14 лет работы на Марсе

NASA показало поврежденное колесо марсохода Curiosity после почти 14 лет работы на Марсе