O sensor tátil em forma de dedo avança o toque robótico com detecção de força multidirecional e identificação de material

O desenvolvimento de sensores cada vez mais sofisticados pode facilitar o avanço de várias tecnologias, incluindo robôs, sistemas de segurança, equipamentos de realidade virtual (VR) e próteses sofisticadas. Os sensores táteis multimodais, que podem captar diferentes tipos de informações relacionadas ao toque (por exemplo, pressão, textura e tipo de material), estão entre as mais promissoras para aplicações que podem se beneficiar da replicação artificial do senso de toque humano.

Embora os engenheiros eletrônicos tenham criado uma ampla gama de sensores táteis altamente sensíveis nas últimas décadas, a detecção precisa da direção e da magnitude das forças aplicadas até agora se mostrou desafiador. Além disso, muitos sensores existentes são incapazes de identificar corretamente os materiais dos quais são feitos objetos ou superfícies.

Pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências desenvolveram recentemente um novo sensor tátil multimodal inspirado nas pontas dos dedos humanos. O sensor, introduzido em um artigo publicado em Materiais avançadosverificou -se detectar a direção das forças, além de discernir com precisão entre 12 materiais comumente encontrados no mundo real.

“A percepção tátil multimodal é crucial para o avanço da interação humano-computador, mas a detecção de força multidimensional em tempo real e a identificação de materiais continuam sendo desafiadores”, escreveu Chengcheng Han, Zhi Cao e seus colegas em seu artigo. Aqui, é proposto um sensor tátil em forma de dedo (FTS) com base no efeito triboelétrico, capaz de detecção de força multidirecional e identificação de material “.

O novo sensor é moldado como uma ponta do dedo humano e é composto por duas estruturas complementares principais. A primeira é uma seção externa projetada para identificar materiais, enquanto a segunda é uma seção interna que sente forças e sua direção.

“Três materiais são incorporados na superfície da concha de silicone na parada, formando sensores de eletrodos únicos para identificação de material”, escreveu Han, CAO e seus colegas.

“In the force-sensing section, the silicone shell’s outer surface is coated with conductive silver paste as a shielding layer. The inner wall has four silicone microneedle arrays and a silicone bump, while five silver electrodes are coated on the internal polylactic acid skeleton. The components connect via interlocking structures near the fingernail, allowing localized contact and separation between the silicone shell and skeleton, enabling force Detecção de direção através de sinais dos cinco eletrodos. ”

Os pesquisadores avaliaram seu sensor tátil em forma de dedo em uma série de simulações iniciais e experimentos no mundo real. Eles descobriram que ele teve um bom desempenho quando aplicado a forças diferentes, além de identificar diferentes materiais com uma precisão notavelmente alta.

Como parte de seus experimentos no mundo real, os pesquisadores também integraram seu sensor a uma mão robótica, usando as plataformas de análise de dados Labview e Jupyter para identificar materiais com base nos dados que ele recebeu. Suas descobertas foram altamente promissoras, sugerindo que o sensor poderia ser usado para aprimorar as capacidades táteis dos sistemas robóticos.

“Os sensores externos atingem 98,33% de precisão no reconhecimento de 12 materiais”, escreveu os pesquisadores. “Além disso, integrados a uma mão robótica, o FTS permite a identificação de materiais em tempo real e a detecção de força em um ambiente de classificação inteligente. Esta pesquisa tem um grande potencial para aplicações na percepção tátil para robótica inteligente”.

Os esforços recentes dessa equipe de pesquisa podem contribuir para o futuro avanço de robôs humanóides, próteses inteligentes e outras tecnologias que podem se beneficiar da coleta de dados relacionados ao toque. No futuro, o sensor da equipe também poderá ser melhorado ainda mais; Por exemplo, para apoiar a identificação de uma gama ainda mais ampla de materiais e a detecção de mais tipos de informações táteis.

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