Design do DES biônico autoalimentado. a) Ilustração esquemática do sistema nervoso tátil humano e do sistema de detecção do DES biônico para percepção e reconhecimento do ambiente de gotículas. b) Estrutura detalhada do DES biônico. A unidade de eletrodo é delicadamente projetada como uma estrutura ramificada. c) Configurações de eletrodos entrelaçados de co-camada e visão ampliada da conexão estruturada do overpass. Crédito: Xu et al.
Nos últimos anos, muitas equipes de pesquisa têm tentado projetar peles artificiais com propriedades eletrônicas para robôs humanoides, próteses inteligentes e outros sistemas bioinspirados. Essas peles podem sentir as texturas e propriedades táteis dos objetos, permitindo que vários sistemas planejem suas ações com base nas informações que detectaram.
Pesquisadores da Donghua University e da National University of Singapore desenvolveram recentemente uma nova pele eletrônica (e-skin) que também pode perceber informações relacionadas ao deslizamento de líquidos em objetos. Esta e-skin, apresentada em um artigo publicado em Comunicações da Naturezapode converter comportamentos dinâmicos de deslizamento de gotas em sinais elétricos, que são então enviados a um indicador.
“Nossa e-skin de gotículas (DES) foi projetada para aumentar a capacidade de robôs inteligentes de sentir ambientes de gotículas, reduzindo a lacuna entre a e-skin robótica e a pele humana na percepção de gotículas”, disse Yunlong Xu, primeiro autor do artigo, à Tech Xplore. “Isso ocorre porque atualmente não há nenhuma e-skin que perceba profundamente o comportamento de deslizamento de gotículas líquidas.”
Os humanos são inatamente capazes de detectar o comportamento de deslizamento de gotículas de líquido em sua pele, o que pode ser valioso ao concluir tarefas manuais em ambientes úmidos. Para reproduzir essa capacidade em sua e-skin, Bai e seus colegas se inspiraram em um fenômeno cotidiano, ou seja, o de uma bola de futebol rolando em um ladrilho.
“Este trabalho foi realizado principalmente pela equipe da Donghua University, com a otimização experimental e revisão do artigo por Chengkuo Lee e Zhongda Sun da National University of Singapore, bem como a ajuda de Zhiqing Bai na revisão do artigo”, disse Xu. “Nossa e-skin é baseada em um mecanismo triboelétrico, ou seja, eletrificação de contato e indução eletrostática entre a gota e a e-skin.”
O DES criado por esta equipe de pesquisadores é composto por uma rede entrelaçada de eletrodos. Esses eletrodos podem detectar vários comportamentos dinâmicos de deslizamento de gotículas, usando o atrito que elas produzem para convertê-las em sinais elétricos.
“A percepção do comportamento de deslizamento da gota é principalmente atribuída ao design de uma rede engenhosa de eletrodos entrelaçados em camadas”, explica Xu. “Eles são compostos de duas séries de eletrodos na mesma camada que não conduzem um ao outro. Nosso design também garante que a distância de indução entre a gota e cada série de eletrodos seja a mesma.”
Após a e-skin converter o comportamento de gotículas deslizantes em sinais elétricos, ela envia um feed visual desses comportamentos para um indicador. Notavelmente, a pele também pode monitorar a direção em que as gotículas estão fluindo e controlar o vazamento de água.
“Este artigo fornece uma pele eletrônica de gotículas biônicas autoalimentada para perceber profundamente os comportamentos de deslizamento de gotículas, convertendo vários comportamentos dinâmicos de deslizamento de gotículas em sinais elétricos, capacitando assim dispositivos robóticos inteligentes com percepção aumentada em ambientes comuns de gotículas”, disse Xu.
A e-skin apresentada neste artigo recente poderá em breve ser integrada em sistemas robóticos do mundo real para avaliar melhor seu desempenho. No futuro, ela poderá contribuir para o desenvolvimento de robôs humanoides com capacidades de detecção tátil mais avançadas, diminuindo ainda mais a lacuna entre a percepção sensorial humana e a do robô.
“Nosso DES biônico estreita muito a lacuna entre a e-pele artificial e a pele humana em capacidade de percepção, e traz aplicações promissoras em militares, resgate e vida diária”, Xu acrescentou. “Agora planejamos continuar a otimizar sua sensibilidade e capacidades anti-interferência, e usar aprendizado de máquina para habilitar suas capacidades de percepção mais poderosas.”
Yunlong Xu et al, e-skin biônico com detecção precisa de deslizamento de gotas multidirecional para percepção robótica aprimorada, Comunicações da Natureza (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50270-8
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Citação: Uma pele eletrônica biônica com detecção de gotículas que poderia melhorar ainda mais a percepção robótica (2024, 6 de agosto) recuperado em 22 de agosto de 2024 de https://techxplore.com/news/2024-08-droplet-bionic-skin-robotic-perception.html
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