Инженери създадоха нов сензор за докосване за роботи, който може да преобразува налягането, деформацията и контакта с обекта в цветни шарки, давайки на машината начин реално да „види“ какво докосва.
Разработката беше представена от специалистите на Queen Mary University of London. Технологията е описана в научното списание „Science Advances“ и се нарича механохромен тактилен сензор. Основната му идея е, че информацията за допир не се събира чрез сложна мрежа от микросензори, а възниква директно в самия материал.
Когато се натисне мека повърхност, тя променя цвета си в зависимост от силата и естеството на контакта. Тези промени в цвета могат да бъдат отчетени в реално време от стандартна USB камера. В резултат на това системата получава карта на натиска, деформацията и контакта без сложни изчисления и забавяния.
Защо роботите все още имат трудности с докосването на предмети?
Съвременните роботи вече могат да разпознават обекти, да ходят, да сортират стоки, да извършват прецизни движения и да работят с камери. Но докосването остава една от най-предизвикателните задачи.
За човек, вдигането на чаша, монета или парче плат е просто действие. Но в действителност ръката постоянно отчита силата на натиска, триенето, твърдостта на повърхността, хлъзгането и микродетайлите. Човешката длан има над 10 000 механорецептора, които помагат да се предотврати изпускането или счупването на предмета.
Не е достатъчно един робот просто да „види“ обект с камера. Той трябва да разбере колко силно да натисне, дали обектът се плъзга, дали материалът започва да се деформира и дали трябва да промени захвата си. Тук са полезни прецизните тактилни сензори.
Новият подход се различава от класическите системи по това, че част от работата се извършва от самия материал. Той веднага кодира механична информация под формата на цвят, а камерата само отчита резултата.
Къде може да е необходима такава технология?Изследователите вече са показали, че сензорът е способен да улавя много фини детайли, включително линиите на папиларния модел на пръста. Това показва високата разделителна способност на системата.
В бъдеще подобни сензори биха могли да бъдат полезни в промишлените роботи, които работят с крехки или микроскопични части. Ако роботът може да види точно къде и колко силно натиска, той може да коригира движението, преди да повреди компонента.
Друго потенциално приложение са протезите. По-точната тактилната обратна връзка би могла да направи изкуствените крайници по-естествени за употреба. Технологията се разглежда и за хирургически системи, където е важно да се прави разлика между здрави и патологични тъкани въз основа на механичните свойства.
Масовото приложение обаче е все още далеч. Лабораторна демонстрация не означава, че подобна „кожа“ е готова за хуманоидните роботи или промишлените манипулатори. В реалния свят сензорът трябва да работи в условия на прах, мазнини, променящо се осветление, случайни удари, износване на материалите и хиляди цикли на натоварване.
Отделен въпрос е стабилността на цветния сигнал. Ако камерата трябва да определя натиска по цвят, системата трябва ясно да разграничава промяната при докосването от промяната в осветлението, сянката или отблясъците.
Въпреки това, разработката изглежда като важна стъпка за роботиката. Тя показва, че роботите не е нужно да копират рецептор по рецептор на човешката кожа. Понякога друг подход може да е по-ефективен: материал, който сам преобразува докосването във видим сигнал.