Poslednjih godina, naučnici i inženjeri materijala su predstavili sve sofisticiranije materijale za robotske i protetske aplikacije. Ovo uključuje širok spektar elektronskih skinova, ili e-skinova, dizajniranih da osete okolno okruženje i veštački reprodukuju čulo dodira.
Istraživači sa Univerziteta Tsinghua nedavno su predstavili novu dvomodalnu taktilnu e-kožu koja bi mogla da poboljša senzorne sposobnosti robota, istovremeno im omogućavajući da komuniciraju informacije koristeći osećaj dodira ljudskog korisnika. Ova e-koža, predstavljena u radu objavljenom na serveru za preprint arKsiv i prihvaćena od strane IEEE ICRA 2024, može i da oseti taktilne informacije i proizvede taktilnu povratnu informaciju, omogućavajući na taj način dvosmerne interakcije čoveka i robota (HRI) zasnovane na dodiru.
„Naš rad predstavlja elektronsku kožu sa dvostrukim režimom (e-skin) dizajniranu da poboljša interakciju čoveka i računara (HRI)“, rekao je dr Venbo Ding, koautor rada, za Tech Ksplore. „Ona se bavi ograničenjima trenutne elektronske tehnologije kože, koja može samo da obezbedi taktilnu percepciju ili taktilnu povratnu informaciju, ali ne i jedno i drugo. Radni mehanizmi senzora i povratnih jedinica ne mogu se neprimetno kombinovati, što rezultira većim uređajima i većim troškovima proizvodnje.“
Primarni cilj nedavne studije dr Dinga i njegovih kolega bio je da razviju dual-modalnu elektronsku kožu koja bi takođe reagovala na kontaktne sile, putem dvosmernog prenosa taktilnih informacija. Da bi se ovo postiglo, e-koža koju su predstavili integriše multimodalni magnetni taktilni senzor sa povratnom informacijom o vibracijama.
„E-skin integriše fleksibilni magnetni film, silicijumski elastomer, niz Holovih senzora, niz aktuatora i mikrokontrolersku jedinicu“, objasnio je dr Ding. „Halov senzor detektuje deformaciju magnetnog filma uzrokovanu mehaničkim pritiskom, što dovodi do promena u magnetnom polju, čime se postiže multidimenzionalna taktilna percepcija. Istovremeno, niz aktuatora generiše mehaničku vibraciju da bi pružio taktilnu povratnu informaciju, poboljšavajući interaktivno iskustvo između ljudi i robota“.
Dr Ding i njegove kolege su testirali prototip svoje e-kože u nizu eksperimenata, takođe istražujući njen potencijal za tri glavne moguće aplikacije za prepoznavanje objekata, precizno merenje i imerzivni HRI. Otkrili su da je e-koža bila efikasna i u osećanju taktilnih informacija i u stvaranju taktilne povratne informacije.
„Eksperiment sa vaganjem je posebno inovativan, jer koristi taktilne vibracije na neočekivane i kreativne načine“, rekao je dr Ding. „Pored toga, brzina delikatnog procesa vaganja se može kontrolisati, a tačnost kontrole može se poboljšati na (~0,0246 g), ispunjavajući dnevne potrebe kuvanja i industrijskog vaganja. Ukupni trošak uređaja je manji od 26 dolara i teži manje od 29 grama.“
Dvomodalna taktilna e-koža koju su predstavili dr Ding i njegove kolege bi uskoro mogla da se primeni i testira u raznim okruženjima. Između ostalog, mogao bi unaprediti robotsku manipulaciju, omogućiti precizniju kontrolu industrijskih robota i otvoriti nove puteve za razvoj sofisticiranih protetskih udova.
„Naše buduće istraživanje i razvoj će se fokusirati na minijaturizaciju komponenti e-kože za širi spektar primena, uključujući nove modalitete sensinga (npr. senzor temperature) i dodavanje zvučnih povratnih informacija“, dodao je dr Ding. „Ova unapređenja imaju za cilj da obezbede sveobuhvatnije senzorno iskustvo i poboljšaju saradnju čoveka i mašine.
