O método de percepção tátil usa cores estruturais para precisão

Uma equipe liderada pelo Prof. Dong Erbao da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), em colaboração com o Prof. Yu Xinge da Universidade da Cidade de Hong Kong, desenvolveu um novo método de percepção tátil baseado na cor estrutural da grade flexível. A obra foi publicada em Revisão Nacional de Ciência.

Sensores táteis baseados em visão (VTSs) desempenham um papel crucial ao permitir que robôs executem operações complexas e precisas. No entanto, os VTS existentes dependem principalmente de óptica geométrica ou tecnologia de rastreamento de marcadores, o que limita severamente a sua resolução e precisão no reconhecimento de posição de força.

Para enfrentar esses desafios, a equipe propôs um design inovador inspirado na cor estrutural das asas da borboleta Morpho. Eles utilizaram os padrões estruturais de cores formados pelos filmes de grade flexível sob iluminação de luz branca LED para representar informações táteis. Para estimar melhor os contatos de ponto único a partir de imagens estruturais coloridas, eles empregaram algoritmos de aprendizado profundo para aprimorar a decodificação de informações e otimizar as configurações do conjunto de dados.

Este novo design VTS, denominado IrisTact, alcançou alta resolução espacial e precisão de força nos pontos de contato, melhorando significativamente o desempenho geral do reconhecimento tátil. O IrisTact explora totalmente a rica informação tátil contida nos padrões estruturais de cores, superando o VTS atual em termos de resolução espacial para localização de pontos de contato e precisão de reconhecimento de força.

Além disso, este novo método demonstra ampla aplicabilidade. Aproveitando o design modular dos componentes principais, a equipe desenvolveu protótipos de sensores para três cenários típicos de aplicação: detecção de vibração de baixa frequência, detecção de bigodes e percepção de contato 3D.

Com um efetor final adicional transmitindo vibração ao filme, o sensor de vibração pode medir sinais sutis de vibração de baixa frequência com base na elasticidade do filme. O sensor de bigode biônico, com um bigode de acoplamento rígido-flexível, pode detectar frequência de pulso e distúrbios no fluxo de ar. A película de grade flexível pode ser usada de forma independente em sistemas endoscópicos para permitir a percepção circular de contato 3D.

O IrisTact fornece um novo caminho para detecção inteligente, exibindo grande potencial de aplicação em áreas como percepção robótica, monitoramento ambiental e dispositivos médicos.