Исследователи разработали роботизированные руки с 3D-печатью кожи и тактильными датчиками
02.05.2024Роботизированные руки уже давно не могут сравниться по ловкости и универсальности со своими человеческими аналогами. В то время как обычные промышленные роботы используют простые захваты или присоски для манипулирования, эти решения терпят неудачу, когда речь идет о точном и чувствительном обращении с широким спектром объектов.
В попытке восполнить этот пробел группа исследователей из ETH Zurich и Наньянского технологического университета разработала новое решение: сенсорную мягкую кожу для роботизированных рук. С помощью этого подхода исследователи стремятся снабдить роботизированные руки тактильными сенсорными возможностями, аналогичными тем, которые есть в человеческих руках.
Биомиметическая рука, приводимая в движение сухожилиями, оснащена подвижными контактными соединениями. (Изображение предоставлено: ETH Zurich/NTU Singapore)
Человеческие руки обладают замечательной способностью воспринимать объекты и манипулировать ими благодаря своей сложной структуре и встроенным тактильным датчикам. В то время как роботы добились успехов в имитации человеческих навыков манипулирования с помощью визуальной обратной связи, тактильное восприятие было определено как важнейший компонент для дальнейшего улучшения возможностей роботов.
<п>Обычным роботизированным захватам часто не хватает структурной сложности и мягких свойств, необходимых для деликатного манипулирования объектами. Чтобы устранить это ограничение, исследовательская группа сосредоточилась на разработке мягкой кожи, которая могла бы охватывать руки робота, обеспечивая защиту суставов и увеличивая площадь контакта для улучшения захвата.
Используя передовые методы, такие как 3D-печать из нескольких материалов и конструкции, вдохновленные оригами, исследователи смогли создать прототип кожи сложной геометрии, сохраняющей гибкость и долговечность. Отлив окончательный вариант кожи из силикона, они обеспечили гладкое и прочное покрытие руки робота.
Кожа оригами, напечатанная на 3D-принтере. (Изображение предоставлено: ETH Zurich/NTU Singapore)
Центральным моментом проекта была интеграция пьезорезистивных датчиков давления в мягкую кожу. Эти датчики, стратегически расположенные в ключевых контактных зонах роботизированной руки, позволяют обнаруживать захваты объектов и оценивать силу захвата. Эта сенсорная система обратной связи имитирует проприоцептивные способности человеческих рук, позволяя роботизированной руке более эффективно взаимодействовать с окружающей средой.
Чтобы оценить эффективность своего решения, исследовательская группа провела серию динамических и статических тестов. Результаты показали значительные улучшения в диапазоне движений и силе захвата роботизированной руки при использовании сенсорной мягкой кожи по сравнению с традиционными установками.
Разработка сенсорной мягкой кожи для роботизированных рук представляет собой огромный шаг вперед в развитии области робототехники. Это не только повышает ловкость и универсальность роботизированных манипуляций, но также открывает двери для более сложных взаимодействий человека и робота в различных областях, от производства до здравоохранения.
<стр>Вы можете прочитать полную исследовательскую работу под названием “Сенсоризованная мягкая кожа для ловких роботизированных рук” по этой ссылке.