Інженери розробили інноваційну гнучку сенсорну "шкіру" для робототехніки, здатну виявляти об'єкти на відстані та чутливо реагувати на найменший дотик. Ця технологія забезпечує безпечну взаємодію роботів із людьми та дозволяє їм акуратно працювати з делікатними предметами.
Про це пише видання Interesting Engineering.
Зазвичай для виконання подібних завдань необхідно використовувати два різних види сенсорів: перші з них реагують на відстань до об'єктів, тоді як другі чутливі до легкого контакту. Малі електроди забезпечують точні відчуття дотику, проте їх діапазон обмежений близькими предметами, тоді як великі електроди здатні вловлювати сигнали з відстані, але з меншою точністю. Це створювало труднощі у розробці електронних "шкір" для співпраці з роботами.
Вчені з Південного китайського університету технологій знайшли рішення для цієї задачі, використовуючи набір гнучких ємнісних датчиків зі змінним екрануючим шаром. Це дозволяє роботу змінювати режим функціонування між дистанційним виявленням об'єктів і високоточним відчуттям дотику, не змінюючи розміри електродів.
Доктор Чіе пояснив: "Коли ми читаємо книгу, наші зіниці звужуються, щоб краще розрізняти деталі. Натомість, коли ми спостерігаємо за темною дорогою з відстані, вони розширюються, аби зібрати більше світла. Цю ж концепцію ми використали для електричних полів". Коли шар зменшує площу сенсорів, система зосереджується на конкретних елементах, що забезпечує високу точність. У разі, коли шар розширюється, електроди створюють поле на більшу відстань, що дозволяє виявляти об'єкти ще до того, як вони наблизяться.
У випробуваннях сенсор виявляв об'єкти на відстані понад 90 мм і реагував на легкі дотики з силою всього кілька грамів, витримуючи тиск до 400 кПа. Дослідники зазначають, що максимальна глибина виявлення зросла більш ніж на 100% у порівнянні з звичайними сенсорами.
Для створення сенсорів використовували метод жертвенного шаблону, щоб утворити мікропори, що дозволяє окремим елементам працювати по-різному. Однак електромагнітні завади, зміни температури та вологості залишаються проблемою для промислового використання. У майбутньому можуть знадобитися покращені екрани або алгоритми машинного навчання для фільтрації шуму.
Якщо ці виклики будуть подолані, пристрої з однією адаптивною "шкірою" зможуть безпечно взаємодіяти з людьми, а також чітко сприймати дотик, що дозволить спростити сенсорну систему.
#Дизайн #Шкіра #Електрод #Алгоритм #Температура #Вологість #Шум #Машинне навчання #Електромагнітні перешкоди #Учень #Електричне поле #Міліметр #Датчик #Робот #Південно-Китайський технологічний університет #Паскаль (об'єднаний) #Фільтрація
