Um sensor baseado em cores para emular a sensibilidade da pele para wearables e robótica suave

Em um passo em direção a robôs leves e tecnologias vestíveis mais autônomos, os pesquisadores da EPFL criaram um dispositivo que usa cores para detectar simultaneamente vários estímulos mecânicos e de temperatura.

Os pesquisadores de robótica já fizeram grandes avanços no desenvolvimento de sensores que podem perceber mudanças de posição, pressão e temperatura – todos importantes para tecnologias como dispositivos vestíveis e interfaces homem-robô. Mas uma marca registrada da percepção humana é a capacidade de sentir múltiplos estímulos ao mesmo tempo, e isso é algo que a robótica tem lutado para alcançar.

Agora, Jamie Paik e colegas do Laboratório de Robótica Reconfigurável (RRL) da Escola de Engenharia da EPFL desenvolveram um sensor que pode perceber combinações de flexão, alongamento, compressão e mudanças de temperatura, tudo usando um sistema robusto que se resume a um conceito simples. : cor.

Chamada de ChromoSense, a tecnologia do RRL depende de um cilindro de borracha translúcida contendo três seções tingidas de vermelho, verde e azul. Um LED na parte superior do dispositivo envia luz através de seu núcleo, e as mudanças no caminho da luz através das cores conforme o dispositivo é dobrado ou esticado são captadas por um medidor espectral miniaturizado na parte inferior.

“Imagine que você está bebendo três sabores diferentes de raspadinha em três canudos diferentes ao mesmo tempo: a proporção de cada sabor que você obtém muda se você dobrar ou torcer os canudos. Este é o mesmo princípio que o ChromoSense usa: ele percebe mudanças na luz que viaja através do seções coloridas à medida que a geometria dessas seções se deforma”, diz Paik.

Uma seção termossensível do dispositivo também permite detectar mudanças de temperatura, usando um corante especial – semelhante ao usado em camisetas que mudam de cor ou anéis de humor – que dessatura a cor quando é aquecido. A pesquisa foi publicada em Comunicações da Natureza e selecionado para a página Destaques do Editor.

Uma abordagem mais simplificada para wearables

Paik explica que, embora as tecnologias robóticas que dependem de câmeras ou de múltiplos elementos sensores sejam eficazes, elas podem tornar os dispositivos vestíveis mais pesados ​​e complicados, além de exigirem mais processamento de dados.

“Para que os soft robots nos sirvam melhor nas nossas vidas diárias, eles precisam de ser capazes de sentir o que estamos a fazer”, diz ela. “Tradicionalmente, a maneira mais rápida e barata de fazer isso tem sido através de sistemas baseados em visão, que capturam todas as nossas atividades e depois extraem os dados necessários. O ChromoSense permite leituras mais direcionadas e com maior densidade de informações, e o sensor pode ser facilmente incorporado em diferentes materiais para diferentes tarefas.”

Graças à sua estrutura mecânica simples e ao uso de cores nas câmeras, o ChromoSense poderia potencialmente se prestar à produção em massa de baixo custo. Além de tecnologias assistivas, como exosuits que auxiliam na mobilidade, Paik vê aplicações diárias do ChromoSense em equipamentos ou roupas esportivas, que poderiam ser usadas para fornecer feedback aos usuários sobre sua forma e movimentos.

Um ponto forte do ChromoSense – a sua capacidade de detectar múltiplos estímulos ao mesmo tempo – também pode ser um ponto fraco, uma vez que a dissociação de estímulos aplicados simultaneamente ainda é um desafio no qual os investigadores estão a trabalhar. No momento, Paik diz que eles estão se concentrando em melhorar a tecnologia para detectar forças aplicadas localmente ou os limites exatos de um material quando ele muda de forma.

“Se o ChromoSense ganhar popularidade e muitas pessoas quiserem usá-lo como uma solução de detecção robótica de uso geral, então acho que aumentar ainda mais a densidade de informações do sensor pode se tornar um desafio realmente interessante”, diz ela.

Olhando para o futuro, Paik também planeja experimentar diferentes formatos para o ChromoSense, que foi prototipado como uma forma cilíndrica e como parte de um exosuit macio, mas também pode ser imaginado em uma forma plana, mais adequada para os robôs de origami exclusivos do RRL.

“Com a nossa tecnologia, qualquer coisa pode se tornar um sensor, desde que a luz passe por ele”, resume ela.