Разработан электронный палец, различающий материалы при прикосновении к ним
Робототехника, разработка протезов и систем виртуальной реальности требует все более сложных и чувствительных сенсоров. Самыми перспективными в этом отношении можно назвать мультимодальные тактильные датчики, которые могут воспринимать различные типы информации, связанной с прикосновением (например, давление, текстуру и тип материала) — по аналогии с человеческим осязанием.
Ученые Китайской академии наук разработали новый мультимодальный тактильный датчик, вдохновленный кончиками пальцев человека. Электронный палец, описанный в журнале Advanced Materials, способен определять направление сил, а также точно распознавать 12 материалов, часто встречающихся в реальном мире.
«Мультимодальное тактильное восприятие крайне важно для развития взаимодействия человека и компьютера, но обнаружение многомерных сил в реальном времени и идентификация материалов остаются сложными задачами. Здесь предлагается тактильный датчик в форме пальца (FTS), основанный на трибоэлектрическом эффекте, способный к определению силы в нескольких направлениях и идентификации материалов», — сказано в статье.
Электронный палец состоит из двух основных взаимодополняющих структур: одна — для идентификации материалов, а вторая, внутренняя — определяет силу и ее направление.
Три материала встроены в поверхность силиконовой оболочки в области подушечки пальца, образуя однокомпонентные датчики для идентификации материалов. В силовой части внешняя поверхность силиконовой оболочки покрыта токопроводящей серебряной пастой в качестве экранирующего слоя. На внутренней стенке расположены четыре массива силиконовых микровыступов и силиконовый бугорок, а на внутреннем каркасе из полилактида нанесены пять серебряных электродов. Компоненты соединяются вблизи ногтя, что позволяет локально контактировать и разделяться между силиконовой оболочкой и каркасом, обеспечивая определение направления силы с помощью сигналов от пяти электродов.
Новинку протестировали в симуляциях и реальных экспериментах, встроив ее в роботизированную руку, и она показала превосходные результаты, достигнув точности 98,33% в распознавании 12 материалов.
«Более того, будучи встроенным в роботизированную руку, FTS позволяет в реальном времени идентифицировать материалы и определять силу в условиях интеллектуальной сортировки. Это исследование имеет большой потенциал для применения в тактильном восприятии интеллектуальных роботов», — говорится в исследовании.
Разработка стала большим шагом вперед в развитии человекоподобных роботов, умных протезов и других технологий, где важно собирать данные, связанные с осязанием.
