Оптические «нервы» дадут роботам осязательные чувства

Термины «мягкий» и «нежный» очень редко употребляются по отношению к работе захватов различных робототехнических устройств. Но, благодаря работе исследователей из лаборатории Organic Robotics Lab Корнуэльского университета (Cornell University), роботы-андроиды смогут обрести чувство осязания, мало чем уступающее человеческому, что обеспечит их «рукам» соответствующую мягкость прикосновений.Основой всего этого станут новые сверхчувствительные оптические датчики, встроенные в мягкие ткани покрытия роботов. А опытные образцы таких датчиков, установленные на автоматизированной руке, позволили роботу на ощупь определить степень зрелости фруктов и овощей, определить форму удерживаемого предмета и с высокой точностью регулировать давление, оказываемое рукой на объекты воздействия.

Оптические датчики состоят из светодиодов и фотодатчиков, включенных в гибкие трубки, своего рода резиновые оптические волноводы. Эти трубки выступают в роли датчиков искривления, удлинения и измерения силы. Множество таких трубок, связанных с электронной системой управления, формируют оптическую «нервную систему», работа которой способна обеспечить высокоточную осязательную обратную связь.

Изготовление покрытия для автоматизированной «руки» производилось при помощи специальной технологии, разработанной исследователями из Корнуэльского университета. Этот метод «мягкой» литографии производится в четыре этапа и он является модернизированным вариантом технологии, использованной исследователями Гарвардского университета для изготовления робота-осьминога с мягким телом. Модернизация метода коснулась этапа, позволяющего сначала создать ядро и оболочку волновода, через который свет от светодиода достигает фотодатчика.Работа оптического датчика основана на явлении, называемой анизотропией. Это явление заключается в изменении коэффициента отражения света на границе прозрачного ядра волновода и его оболочки при растяжении или изгибе волновода. При этом, изменение распределения и интенсивности светового потока позволяет не только определить величину деформации, но и ее направление с достаточно высокой точностью.

Сама автоматизированная «рука» изготовлена из нескольких типов силикона и полиуретана, наряду с небольшим количеством различных типов гидрогелей, некоторые из которых обладают достаточно высокой жесткостью. Каждый из пяти пальцев руки установлен на конструкции «кисти», изготовленной при помощи трехмерной печати, и приводится в действие пневматическими приводами. В каждый из «пальцев» включено по три оптических датчика. Различие в положении этих датчиков позволяет путем комбинации результатов измерений вычислить очень сложные образы изменения сил давления и обеспечить осязательную обратную связь очень высокого качества.

Подобная человеческой форма искусственной «руки» позволяет с ее помощью выполнить достаточно широкий ряд действий. Более того, соответствующая математическая обработка данных от оптических датчиков позволяет даже восстановить форму объекта, который эта рука держит или ощупывает в данный момент.

А дальнейшее усовершенствование использованных исследователями технологий позволит снабдить роботов будущих поколений невероятно чувствительными руками, которыми они смогут выполнять даже очень тонкие работы. Более того, все это может быть использовано в высокотехнологичных протезах, которые смогут дать человеку всю гамму осязательных ощущений, которые ни в чем не будут уступать обычным осязательным ощущениям. Взято с dailytechinfo.org