Um e-skin que pode detectar informações táteis e produzir feedback tátil

Nos últimos anos, cientistas e engenheiros de materiais introduziram materiais cada vez mais sofisticados para aplicações robóticas e protéticas. Isso inclui uma ampla gama de skins eletrônicos, ou e-skins, projetados para detectar o ambiente circundante e reproduzir artificialmente a sensação do tato.

Pesquisadores da Universidade de Tsinghua introduziram recentemente uma nova e-skin tátil dual-modal que poderia melhorar as capacidades de detecção dos robôs, ao mesmo tempo que lhes permite comunicar informações, aproveitando o sentido do tato do usuário humano. Este e-skin, apresentado em um artigo publicado no servidor de pré-impressão arXiv e aceito pelo IEEE ICRA 2024, pode detectar informações táteis e produzir feedback tátil, permitindo assim interações homem-robô (HRIs) bidirecionais baseadas em toque.

“Nosso artigo apresenta uma pele eletrônica de modo duplo (e-skin) projetada para aprimorar a interação humano-computador (HRI)”, disse o Dr. Wenbo Ding, coautor do artigo, ao Tech Xplore. “Ele aborda as limitações da atual tecnologia eletrônica de pele, que só pode fornecer percepção tátil ou feedback tátil, mas não ambos. Os mecanismos de trabalho das unidades de detecção e feedback não podem ser combinados perfeitamente, resultando em dispositivos maiores e custos de fabricação mais elevados.”

O objetivo principal do estudo recente do Dr. Ding e seus colegas foi desenvolver uma pele eletrônica dual-modal que também respondesse às forças de contato, por meio da transmissão bidirecional de informações táteis. Para conseguir isso, o e-skin introduzido integra detecção tátil magnética multimodal com feedback de vibração.

“O e-skin integra um filme magnético flexível, elastômero de silício, conjunto de sensores Hall, conjunto de atuadores e unidade microcontroladora”, explicou o Dr. “O sensor Hall detecta a deformação do filme magnético causada pela pressão mecânica, o que leva a mudanças no campo magnético, alcançando assim a percepção tátil multidimensional. Ao mesmo tempo, o conjunto de atuadores gera vibração mecânica para fornecer feedback tátil, melhorando a experiência interativa entre humanos e robôs.”

Ding e seus colegas testaram um protótipo de seu e-skin em uma série de experimentos, explorando também seu potencial para três aplicações principais possíveis: reconhecimento de objetos, pesagem precisa e HRI imersivo. Eles descobriram que o e-skin era eficaz tanto na detecção de informações táteis quanto na produção de feedback tátil.

“O experimento de pesagem é particularmente inovador, pois emprega vibrações táteis de maneiras inesperadas e criativas”, disse o Dr. Ding. “Além disso, a velocidade do delicado processo de pesagem pode ser controlada e a precisão do controle pode ser melhorada para (~0,0246 g), atendendo aos requisitos diários de cozimento e pesagem industrial. O custo total do dispositivo é inferior a US$ 26 e pesa menos de 29 gramas.”

A pele eletrônica tátil dual-modal introduzida pelo Dr. Ding e seus colegas poderá em breve ser implantada e testada em uma variedade de ambientes. Entre outras coisas, poderia avançar a manipulação robótica, permitir um controlo mais preciso em robôs industriais e abrir novos caminhos para o desenvolvimento de membros protéticos sofisticados.

“Nossa pesquisa e desenvolvimento futuros se concentrarão na miniaturização de componentes do e-skin para uma gama mais ampla de aplicações, incorporando novas modalidades de detecção (por exemplo, detecção de temperatura) e adicionando feedback auditivo”, acrescentou o Dr. “Esses avanços visam fornecer uma experiência sensorial mais abrangente e melhorar a colaboração homem-máquina.”

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