VIDEO: A fost creată palma robotică ce imită simțul tactil uman

A prinde și a apuca obiecte într-un mod similar cu oamenii a fost un efort herculean continuu pentru robotică. Acum, palma robotică dezvoltată în Laboratorul de Informatică și Inteligență Artificială (CSAIL) de la MIT (SUA) a schimbat totul.

Noul design, descris într-o lucrare publicată pe serverul de preprinturi arXiv, folosește senzori avansați pentru un simț tactil extrem de sensibil, ajutând „extremitatea” să manipuleze obiectele cu mai multă precizie și delicatețe.

• Pentru prima dată, cercetătorii ar fi detectat un obiect masiv în Centura Kuiper
• Creierul are mai multe sisteme de apărare decât am crezut, indică un studiu

Palma robotică, numită GelPalm, are un senzor flexibil pe bază de gel integrat în palmă, inspirat de natura moale și deformabilă a mâinilor umane. Senzorul folosește o tehnologie specială de iluminare cu LED-uri roșii, verzi și albastre pentru a lumina un obiect, iar o cameră captează reflexiile. Acest amestec generează modele 3D detaliate ale suprafeței pentru interacțiuni robotice precise.

Palma robotică ce simte ca o palmă umană

Și ce ar fi palma fără degete? Echipa a dezvoltat și niște falange robotice, numite ROMEO („RObotic Modular Endoskeleton Optical”), cu materiale flexibile și o tehnologie de detectare similară cu cea a palmei. Degetele au ceva numit „adaptare pasivă”, ceea ce înseamnă că un robot se poate adapta la forțe în mod natural, fără a necesita motoare sau control suplimentar. Acest lucru ajută la obiectivul mai mare: creșterea suprafeței de contact cu obiectele pentru a le putea învălui complet. Producția degetelor ca structuri monolitice unice prin imprimare 3D le face o soluție eficientă din punct de vedere al costurilor, scrie Tech Xplore.

Dincolo de dexteritatea îmbunătățită, GelPalm oferă o interacțiune mai sigură cu obiectele, aspect util în aplicații potențiale precum colaborarea om-robot, proteze sau mâini robotice cu sensibilitate umană pentru utilizări biomedicale.

Multe designuri robotice anterioare s-au concentrat pe îmbunătățirea dexterității degetelor. Abordarea lui Liu schimbă accentul pentru a crea un membru mai versatil, asemănător cu cel uman, care interacționează mai natural cu obiectele și îndeplinește o gamă mai largă de sarcini.

Sursa: YouTube

„Ne inspirăm din mâinile umane, care au oase rigide înconjurate de țesut moale și flexibil”, spune Sandra Q. Liu, recent absolventă a MIT, doctor în științe, designerul principal al GelPalm, care a dezvoltat sistemul ca afiliat CSAIL și ca doctorandă în inginerie mecanică.

„Prin combinarea structurilor rigide cu materiale deformabile și flexibile, putem obține mai bine acea abilitate adaptivă a mâinilor noastre. Un avantaj major este că nu avem nevoie de motoare sau de mecanisme suplimentare pentru a acționa deformarea palmei, conformitatea inerentă îi permite să se adapteze automat în jurul obiectelor, la fel cum palmele noastre umane o fac cu atâta dexteritate”, spune ea.

Un design diferit

Cercetătorii au testat designul palmei. Liu a comparat performanța senzorială tactilă a două sisteme de iluminare diferite, LED-uri albastre versus LED-uri albe, integrate în degetele ROMEO.

„Ambele au produs reconstrucții tactile 3D de înaltă calitate similare atunci când obiectele erau presate în suprafețele de gel”, spune Liu.

Dar experimentul critic, spune ea, a fost să examineze cât de bine puteau diferitele configurații ale palmei să învăluie și să apuce stabil obiectele. Echipa a aplicat vopsea pe forme de plastic și le-a presat pe patru tipuri de palme: rigide, structural conforme, conforme cu gel și designul lor dual conform.

„Vizual și prin analiza contactelor suprafeței vopsite, a fost clar că având atât conformitate structurală, cât și materială în palmă a oferit o prindere semnificativ mai bună decât celelalte. Este o modalitate elegantă de a maximiza rolul palmei în obținerea prinderilor stabile”, spune Liu.

O limitare notabilă este provocarea de a integra suficientă tehnologie senzorială în palmă fără a o face voluminoasă sau prea complexă. Utilizarea senzorilor tactili pe bază de camere introduce probleme de dimensiune și flexibilitate, spune echipa, deoarece tehnologia actuală nu permite acoperirea extensivă fără compromisuri în design și funcționalitate. Abordarea acestei probleme ar putea însemna dezvoltarea unor materiale mai flexibile pentru oglinzi și îmbunătățirea integrării senzorilor pentru a menține funcționalitatea, fără a compromite utilizabilitatea practică.

Ce înseamnă palma robotică pentru progresul tehnologic?

„Palma este aproape complet neglijată în dezvoltarea majorității mâinilor robotice. Această lucrare este remarcabilă deoarece introduce o palmă proiectată intenționat, utilă, care combină două caracteristici cheie, articularea și detectarea, în timp ce majoritatea palmelor robotice nu au nici una, nici alta. Palma umană este subtil articulată și foarte sensibilă, iar această lucrare este o inovație relevantă în această direcție”, spune Matei Ciocarlie, profesor asociat la Universitatea Columbia, care nu a fost implicat în lucrare.

„Sper că ne îndreptăm spre mâini robotice mai avansate care îmbină elemente moi și rigide cu sensibilitate tactilă, ideal în următorii cinci până la zece ani. Este un domeniu complex fără un consens clar asupra celui mai bun design de mână, ceea ce face ca această lucrare să fie deosebit de captivantă”, spune Liu.

„În dezvoltarea GelPalm și a degetelor ROMEO, m-am concentrat pe modularitate și transferabilitate pentru a încuraja o gamă largă de designuri. Faptul că această tehnologie este ieftină și ușor de fabricat le va permite mai multor persoane să inoveze și să exploreze. Fiind doar un laborator și o persoană în acest domeniu vast, visul meu este ca împărtășirea acestei cunoștințe să poată stârni progrese și să-i inspire și pe alții”, spune cercetătoarea.

Ted Adelson, profesor de Știința Vederii în Departamentul de Științe ale Creierului și Cognitive și membru CSAIL, este autorul principal lucrării care descrie activitatea.

Vă recomandăm să citiți și:

Cea mai veche baterie funcționează neîntrerupt de peste 180 de ani

Progres uimitor în accelerarea de plasmă! Reușita cercetătorilor din Germania

Secretul pentru obținerea de electricitate din umezeală

Cea mai nouă tehnologie wireless 6G, de 500 de ori mai rapidă decât cele mai simple telefoane inteligente