Новая роботизированная ладонь имитирует человеческое прикосновение22.05.2024 09:30

Создание роботов, способных хватать предметы так же ловко, как люди — титанический труд. Однако новый дизайн роборуки, разработанный в Массачусетском технологическом институте переосмысливает часто игнорируемую часть — ладонь. Эта новая конструкция использует передовые датчики для обеспечения высокой чувствительности прикосновения. Благодаря этому «конечность» робота манипулирует объектами с большей детализацией и точностью, сообщает TechXplore. 

GelPalm имеет гибкий датчик на гелевой основе, встроенный в ладонь, вдохновленный мягкой, деформируемой природой человеческих рук. В датчике используется специальная технология цветной подсветки, в которой используются красные, зеленые и синие светодиоды для освещения объекта, а также камера для захвата отражений. Эта комбинация генерирует подробные трехмерные модели поверхности для точного взаимодействия с роботами.

Команда также разработала несколько роботизированных фаланг с гибкими материалами и сенсорной технологией, аналогичной ладони. Пальцы обладают так называемой «пассивной податливостью», которая позволяет роботу естественно подстраиваться под воздействие сил без необходимости в двигателях или дополнительном управлении. Это помогает достичь главной цели: увеличить площадь поверхности соприкосновения с объектами. Изготовленные на 3D-принтере как единые монолитные структуры, эти пальцы являются экономически выгодным решением с точки зрения производства.

Помимо улучшенной ловкости, GelPalm обеспечивает более безопасное взаимодействие с объектами. Это особенно полезно для таких областей применения, как сотрудничество человека и робота, протезы и биомедицина. 

Разработчики черпали вдохновение в человеческих руках, у которых жесткие кости окружены мягкими, податливыми тканями. Сочетая жесткие конструкции с деформируемыми материалами, они достигли той же адаптивной способности.

Исследователи проверили эффективность разработанной ладони на практике. Они сравнил тактильные ощущения от двух различных систем освещения, встроенных в пальцы: синие светодиоды против белых. Оба варианта обеспечили одинаково качественное 3D-воспроизведение тактильных ощущений при надавливании объектов на гелевые поверхности.

Самым важным экспериментом стало практическое испытание того, насколько эффективно различные конструкции ладоней могут обхватывать и удерживать предметы. Для этого команда вымазала краской пластиковые формы и прижала их к четырем типам ладоней: жесткой, структурно податливой, гелевой податливой и их комбинированной версии. Последняя обеспечила более надежный захват, чем другие варианты.

Но есть и проблемы. Современные технологии не позволяют покрыть ладонь сенсорами без ущерба для дизайна и функциональности. Размещение большого количества датчиков делает устройство громоздким и излишне сложным. 

Для решения этой проблемы требуется разработка более гибких материалов для зеркал датчиков, а также совершенствование интеграции сенсоров. Это позволит сохранить функциональность искусственной ладони, не снижая ее практичности.

Между тем, в США создают робота, который будет поднимать упавших космонавтов на Луне. На спутнике Земли вставать сложнее из-за разницы в гравитации.