Искусственная кожа дает роботам чувство осязания и не только

Новости сегодня - Искусственная кожа дает роботам чувство осязания и не только

Мы склонны воспринимать наше осязание как должное в повседневных условиях, но оно жизненно важно для нашей способности взаимодействовать с окружающей средой. Представьте, что вы тянетесь к холодильнику, чтобы взять яйцо на завтрак. Когда ваши пальцы касаются его скорлупы, вы можете сказать, что яйцо холодное, что его скорлупа гладкая, и насколько крепко вам нужно сжать его, чтобы не раздавить. Это способности, с которыми могут бороться роботы, даже те, которые напрямую контролируются людьми.

Новая искусственная кожа, разработанная в Калифорнийском технологическом институте, теперь может дать роботам возможность ощущать температуру, давление и даже токсичные химические вещества простым прикосновением.

Эта новая технология кожи является частью роботизированной платформы, которая объединяет искусственную кожу с роботизированной рукой и датчиками, которые прикрепляются к коже человека . Система машинного обучения, которая взаимодействует с ними, позволяет пользователю- человеку управлять роботом своими собственными движениями, получая обратную связь через собственную кожу. Мультимодальная роботизированная сенсорная платформа, получившая название M-Bot, была разработана в лаборатории Вей Гао, доцента медицинской инженерии Калифорнийского технологического института, исследователя Института медицинских исследований Heritage и стипендиата Рональда и Джоанн Уилленс. Он направлен на то, чтобы дать людям более точный контроль над роботами, а также защитить людей от потенциальных опасностей.

«Современные роботы играют все более важную роль в обеспечении безопасности, сельском хозяйстве и производстве», — говорит Гао. «Можем ли мы дать этим роботам осязание и чувство температуры? Можем ли мы также заставить их чувствовать химические вещества, такие как взрывчатые вещества и нервно-паралитические вещества, или биологически опасные вещества, такие как инфекционные бактерии и вирусы? Мы работаем над этим».

Кожа

Наглядное сравнение руки человека и руки робота выявляет очевидные различия. В то время как человеческие пальцы мягкие, мягкие и мясистые, пальцы роботов, как правило, твердые, металлические, пластичные или резиновые. Кожа для печати, разработанная в лаборатории Гао, представляет собой желеобразный гидрогель и делает кончики пальцев роботов намного более похожими на наши собственные.

В этот гидрогель встроены датчики, которые дают искусственной коже способность обнаруживать окружающий мир. Эти датчики буквально печатаются на коже так же, как струйный принтер наносит текст на лист бумаги.

«В струйной печати используется этот картридж, который выбрасывает капли, и эти капли представляют собой чернильный раствор, но мы можем разработать его вместо обычных чернил», — говорит Гао. «Мы разработали для себя различные чернила из наноматериалов».

После печати строительных лесов из серебряных наночастиц исследователи могут затем напечатать слои датчиков микрометрового масштаба, которые могут быть разработаны для обнаружения самых разных вещей. Тот факт, что датчики напечатаны, позволяет лаборатории быстрее и проще разрабатывать и тестировать новые типы датчиков.

«Когда мы хотим обнаружить одно конкретное соединение, мы обеспечиваем высокую электрохимическую реакцию датчика на это соединение», — говорит Гао. «Графен, пропитанный платиной

очень быстро и избирательно обнаруживает взрывоопасный тротил. Для вируса мы печатаем углеродные нанотрубки с очень большой площадью поверхности и прикрепляем к ним антитела против вируса. Это все массовое производство и масштабируемость».

Интерактивная система

Команда Гао соединила этот скин с интерактивной системой, которая позволяет пользователю-человеку управлять роботом с помощью собственных движений мышц, а также получать обратную связь с собственной кожей пользователя от кожи робота.

В этой части системы используются дополнительные печатные детали — в данном случае электроды, прикрепленные к предплечью человека-оператора . Электроды аналогичны тем, которые используются для измерения мозговых волн, но вместо этого они расположены так, чтобы воспринимать электрические сигналы , генерируемые мышцами оператора, когда он двигает рукой и запястьем. Простое движение человеческого запястья заставляет роботизированную руку двигаться вверх или вниз, а сжатие или растопыривание человеческих пальцев вызывает аналогичное действие роботизированной руки.

«Мы использовали машинное обучение, чтобы преобразовать эти сигналы в жесты для управления роботом», — говорит Гао. «Мы обучили модель шести различным жестам».

Система также обеспечивает обратную связь с кожей человека в виде очень слабой электрической стимуляции. Возвращаясь к примеру с поднятием яйца, если оператор слишком сильно сжал яйцо роботизированной рукой и мог раздавить его скорлупу, система предупредит оператора через то, что Гао описывает как «легкое покалывание», чтобы кожа оператора.

Гао надеется, что система найдет применение во всем, от сельского хозяйства до безопасности и защиты окружающей среды, позволяя операторам роботов «почувствовать», сколько пестицидов применяется к посевам, есть ли в подозрительном рюкзаке, оставленном в аэропорту, следы взрывчатки. на нем, или расположение источника загрязнения в реке. Однако сначала он хочет внести некоторые улучшения.

«Я думаю, что мы продемонстрировали доказательство концепции», — говорит он. «Но мы хотим улучшить стабильность этой роботизированной кожи, чтобы она прослужила дольше. Оптимизируя новые чернила и новые материалы, мы надеемся, что это можно будет использовать для различных видов целенаправленного обнаружения. их умнее, умнее».

Статья с описанием исследования под названием «Печатный программный человеко-машинный интерфейс для роботизированного физико-химического зондирования» опубликована в выпуске журнала Science Robotics от 1 июня.

Искусственная кожа дает роботам чувство осязания и не только

 

Понравилась новость - поделитесь с Друзьями!

Новости партнеров:

Вам могло бы понравиться:

Российские дизайнеры представят коллекции детской одежды в рамках Московской недели моды Российские дизайнеры представят коллекции детской одежды в рамках Московской недели моды
Во время сезона отпусков в России вырос спрос на азиатские любовные романы и фэнтези Во время сезона отпусков в России вырос спрос на азиатские любовные романы и фэнтези
28% кубанцев серьезно сократили свои расходы после увольнения 28% кубанцев серьезно сократили свои расходы после увольнения
Владимир Ефимов рассказал о будущих 14 технопарках в индустриальных кварталах города Владимир Ефимов рассказал о будущих 14 технопарках в индустриальных кварталах города

Оставить комментарий

Вы должны Войти, чтобы оставить комментарий.

©2015 - 2022 Актуальные Новости Сегодня. Все права защищены.
При копировании материалов активная гиперссылка на этот сайт ОБЯЗАТЕЛЬНА!