Нервоподобная сетка может дать роботам ощущение осязания более тонкое, чем кожа на спине человека

Москва, 20:45, 12 Сен 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Материал изготовлен из гибкого полиуретана с нитями из оптических волокон. Датчики вдоль волокон обнаруживают деформацию за счет изменения потока света. Эта концепция может быть использована для формирования типа плоти для будущих конструкций роботов.

Такие роботы могут быть использованы для промышленности, здравоохранения и других применений.

Исследователи утверждают, что синтетическая сетка может дать роботам ощущение осязания, которое является нежным, как кожа на спине.

Материал формирует связанную сенсорную сеть, похожую на биологическую нервную систему, которая может помочь роботам чувствовать их взаимодействие с окружающей средой.

Сетка — своего рода эластичное оптическое кружево — было разработана робототехниками Патрицией Сюй и Робом Шепердом из Корнельского университета и их коллегами.

«Мы хотим иметь способ измерения напряжений и деформаций для сильно деформируемых объектов, и мы хотим сделать это с помощью самого оборудования, а не зрения», — сказал профессор Шепард.

«Хороший способ думать об этом с биологической точки зрения».

«Слепой все еще может чувствовать, потому что у них есть сенсоры в пальцах, которые деформируются, когда их палец деформируется. У роботов этого сейчас нет».

Чтобы создать материал, способный обнаруживать деформации, исследователи создали гибкую решетку — 3D, напечатанную из полиуретана, — в которую были вплетены растягиваемые оптические волокна, содержащие более десятка датчиков.

Когда решетка была нажата в различных точках, датчики смогли точно определить соответствующие изменения в потоке фотонов через оптические волокна.

«Когда структура деформируется, у вас есть контакт между входной линией и выходной линией, и свет прыгает в эти выходные петли в структуре, так что вы можете сказать, где происходит контакт», — сказала госпожа Сюй.

«Интенсивность этого определяет интенсивность самой деформации».

Несмотря на то, что волокно не так чувствительно, как кончики пальцев человека, в которых высока концентрация нервных рецепторов, материал все же более чувствителен к прикосновениям, чем кожа на наших спинах.

Материал формирует связанную сенсорную сеть, сходную с биологической нервной системой, которая может помочь роботам чувствовать их взаимодействие с окружающей средой.

«В практическом применении оптическое кружево не будет служить покрытием кожи для роботов, а будет действовать, скорее, как сама плоть», — сказал профессор Шепард.

Исследователи утверждают, что роботы, построенные из этого материала, будут подходить для различных задач — от производства до использования в сфере здравоохранения — особенно для ухода за человеком в начале и в конце жизни.

Команда также создала коммерческую стартап-компанию, которая надеется, учитывая, что материал полностью моющийся, внедрить датчики в одежду, которая может измерять форму и движения пользователя для тренировок в дополненной реальности.

Полные результаты исследования были опубликованы в журнале Science Robotics.