Технические науки

Сеть из оптоволокна позволит роботу осязать

Cornell University

Группа ученых из США и Италии напечатала на 3D-принтере проводящую фотоны сеть. Она позволила роботу определять положение прикосновения с точностью до миллиметра. Разработку представили на страницах Science Robotics.

В пространстве роботы ориентируются преимущественно за счет зрения. Если бы они научились еще и осязать, то смогли бы выполнять более сложные и точные задачи. Ранее ученые предпринимали попытки применить в робототехнике искусственную кожу с тактильным восприятием. Однако чтобы интегрировать сенсорные и коммуникационные сети по всему роботу, нужен механизм, подобный нервной сети человека. До сих пор такой структуры не существовало.

Применив технологию быстрой 3D-печати с высоким разрешением, исследователи из лаборатории органической робототехники Корнеллского университета исправили это упущение. Они создали решетчатую структуру из эластомерного материала — полиуретана. Полиуретан позволяет направленную передачу света, который переносит информацию по телу робота. Разработку назвали OL1,3, где «1,3» отражает одно входное ядро с питанием и три выходных ядра без питания. После печати полиуретановые световоды нарезали диаметром в 1 мм для выходных и 1,5 мм для входных волокон.

Чтобы обнаружить место прикосновения, выходы расположили близко друг к другу. Так рецептивные поля перекрываются, и это позволяет одним нажатием пальца вызывать сигнал в нескольких механодатчиках одновременно. О прикосновении сеть сообщает загоревшимися фотодиодами. Чтобы визуализировать связь между деформацией и работой сети, команда применила рентгеновскую микрокомпьютерную томографию.

Трехмерная реконструкция показала, что сеть работает без помех даже при полном сжатии мягкого сегмента. В экспериментах функциональная структура смогла локализовать деформацию с точностью до миллиметра (погрешность 0,71 миллиметра) и разрешением силы субньютоновских сил (~ 0,3 ньютона).

Разработка будет полезна в рецепции, где важно знать, когда и где был установлен контакт с роботом. И найдет применение в проприорецепции роботов — определении положения частей собственного тела относительно друг друга и в пространстве. Как отмечают исследователи, использовать материал предполагается в качестве не «кожи» робота, а его «плоти». Предназначаться роботы с подобными сетями будут для медицинских учреждений и для создания технологий дополненной реальности.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.