Когда мы поднимаем какой-либо объект, мы регулируем свое прикосновение в зависимости от того, что чувствуем. Если объект оказывается скользким, мы стараемся использовать более надежный хват. Если он хрупок, мы понимаем, что наше прикосновение должно быть очень деликатным. Все это происходит практически бессознательно, но главным элементом системы является наша чувствительная кожа, позволяющая мозгу понимать, с чем мы имеем дело.
Ученые Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH) разработали искусственную кожу, которая может дать робототехнике такое же чувство осязания, каким располагаем мы.
Прототип состоит из силиконовой кожи со встроенными цветными микрогранулами и камеры, расположенной с внутренней стороны конструкции. Когда кожа вступает в контакт с каким-либо объектом она меняет форму. При этом узор, образованный микрогранулами, меняется. Камера фиксирует эти изменения. Зная, какая сила была изначально приложена к объекту, и как в результате контакта деформировалась искусственная кожа, система очень точно рассчитывает физические параметры объекта.
Предложенная система уникальна сразу по нескольким причинам. Во-первых, в ее основе лежит технология компьютерного зрения. Разработчики использовали машинное обучение, чтобы система могла по изменению узора микрогранул различать типы и уровни физического контакта. Таким образом, машинное зрение было впервые использовано для создания машинного осязания.
Во-вторых, по чувствительности система превосходит все имеющиеся аналоги. “Обычные датчики прикосновения регистрируют приложенную силу только в одной точке. В отличие от них, наша роботизированная кожа позволяет различать несколько сил, одновременно действующих на поверхность датчика, и вычислять их с высокой степенью разрешения и точности. Мы даже можем определить направление, с которого действует сила”, - поясняет докторант ETH Карло Сферраза.
Благодаря этому машина способна понимать, когда держит в руке что-то скользкое или слишком тяжелое. Когда предмет выскальзывает из манипулятора, узор из микрогранул на искусственной коже продолжает изменяться. Робот словно бы “чувствует”, как предмет скользит по его коже, потому понимает, что его нужно перехватить поудобнее.
Еще одно преимущество такой системы - невысокая стоимость. Самым сложным компонентом системы является программная часть. На аппаратном же уровне она предельно проста, потому не должна быть дорогой.
Искусственное осязание может применяться в самых разных сферах - от более совершенных манипуляторов на производстве до “умного” оборудования в спортзалах, способного измерять силу, прилагаемую спортсменами. В системах виртуальной реальности осязание может стать основной для более продвинутой тактильной обратной связи.
В данный момент прототип имеет габариты всего 5 × 5 см толщину 1,7 см. Сейчас исследователи работают над увеличением площади искусственной кожи и уменьшением толщины датчика.
Более подробно искусственная кожа описана в журнале IEEE Access.
Если хотите получать новости через мессенджер, подписывайтесь на новый Telegram-канал iGate
