Interfață soft touch master robotică

Percepția moliciunii poate fi considerată de la sine înțeles, dar joacă un rol crucial în multe acțiuni și interacțiuni – de la aprecierea maturității unui avocado, la efectuarea unui examen medical sau ținerea de mână a unei persoane dragi. Dar înțelegerea și reproducerea percepției moliciunii este dificilă, deoarece implică multe procese senzoriale și cognitive.

Cercetătorii în robotică au încercat să abordeze această provocare folosind dispozitive haptice, dar încercările anterioare nu au făcut distincție între două componente esențiale ale percepției moliciune: semnalele pielii (feedback senzorial de la pielea vârfului degetului) și semnalele motorii (feedback despre cantitatea de forță care acționează). pe piele). articulația degetului).

„Dacă apăsați o marshmallow cu vârful degetului, este ușor să spuneți că este moale. Dar dacă puneți o prăjitură tare deasupra acelui marshmallow și o apăsați din nou, puteți spune totuși că marshmallow-ul moale este dedesubt, chiar dacă vârful degetului. „atinge o suprafață Solid”, explică Mustafa Miti, doctorand la universitate Laborator de robotică reconfigurabilă La Colegiul de Inginerie EPFL. „Am vrut să vedem dacă am putea crea o platformă robotică care ar putea face același lucru.”

Cu SORI (Softness Display Interface), RRL, condus de Jamie Pike, a reușit exact asta. Separând semnalele cutanate și motorii, SORI recreează cu fidelitate netezimea unei game de materiale reale, umplând un gol în robotică, permițând multe aplicații în care senzația de netezime este crucială – de la explorarea în adâncime până la chirurgia asistată de robot.

Căutarea apare în Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Cu toții simțim moliciunea diferit

Studiile neuroștiințifice și psihologice arată că semnalele cutanate depind în mare măsură de cantitatea de contact a pielii cu o suprafață, care este adesea legată parțial de deformarea corpului, explică Mete. Cu alte cuvinte, o suprafață care acoperă o suprafață mai mare decât vârful degetului va fi percepută ca mai moale. Dar, deoarece vârfurile degetelor umane variază foarte mult ca mărime și duritate, un deget poate fi în contact mai mare cu o suprafață dată decât altul.

„Ne-am dat seama că moliciunea pe care o simt poate să nu fie aceeași moliciune pe care o simți tu, din cauza formelor diferite ale degetelor noastre. Așa că, pentru studiul nostru, a trebuit mai întâi să dezvoltăm parametri pentru geometria vârfului degetului și a suprafeței sale de contact pentru pentru a estima indicii de moliciune ale vârfului”, explică Mette. „Degetul.” Apoi, cercetătorii au extras parametrii de netezime dintr-o gamă de materiale diferite și au mapat cele două seturi de parametri la dispozitivul SORI.

Bazat pe marca RRL Robot origami Cercetarea care a alimentat beneficiile secundare ale Medii reconfigurabile Și a Atingeți joystick-ulSORI este echipat cu articulații origami motorizate care pot fi ajustate pentru a deveni mai rigide sau mai flexibile. Deasupra îmbinărilor există o membrană de silicon cu gropițe. Fluxul de aer face ca filmul să se umfle în grade diferite, învăluind vârful degetului în centrul său.

Prin această nouă separare a funcțiilor motorii și ale pielii, SORI a recreat cu succes moliciunea unei game de materiale – inclusiv carne de vită, somon și bezele – pe parcursul mai multor teste cu doi voluntari umani. De asemenea, imită materiale cu trăsături moi și dure (cum ar fi un prăjitură deasupra unui marshmallow sau o carte legată de piele). Într-un experiment virtual, SORI a reprodus senzația unei inimi care bate, dovedind eficacitatea acesteia în deplasarea materialelor moi.

Medicina este, prin urmare, principalul domeniu de aplicare potențială pentru această tehnologie; De exemplu, pentru a instrui studenții la medicină pentru a detecta tumorile canceroase sau pentru a oferi un feedback senzorial important chirurgilor care folosesc roboți pentru a efectua operații.

Alte aplicații includ explorarea spațială asistată de robot sau adâncimea oceanelor, unde dispozitivul le-ar putea permite oamenilor de știință să simtă netezimea unui obiect descoperit dintr-o locație îndepărtată. SORI este, de asemenea, un răspuns potențial la una dintre cele mai mari provocări din agricultura asistată de robot: recoltarea fructelor și legumelor moi fără a le zdrobi.

„Acesta nu este destinat să servească drept un senzor mai moale pentru roboți, ci să transmită digital senzația de „atingere”, la fel ca trimiterea de imagini sau muzică”, rezumă Mette.