Un equipo de investigación conjunto codirigido por la Universidad de la Ciudad de Hong Kong CityU ha desarrollado un nuevo sensor táctil suave con características comparables a la piel. Una pinza robótica con el sensor montado en la punta del dedo podría realizar tareas desafiantes como agarrar de manera estable frágilesobjetos y enhebrar una aguja. Su investigación proporcionó nuevos conocimientos sobre el diseño de sensores táctiles y podría contribuir a diversas aplicaciones en el campo de la robótica, como prótesis inteligentes e interacción humano-robot.
El Dr. Shen Yajing, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Biomédica BME de CityU fue uno de los colíderes del estudio. Los hallazgos se han publicado recientemente en la revista científica Ciencia robótica , titulado " Piel magnética suave para detección táctil de súper resolución con auto-desacoplamiento de fuerza . "
Imitando las características de la piel humana
Una característica principal de la piel humana es su capacidad para sentir la fuerza de corte, es decir, la fuerza que hace que dos objetos se deslicen o se deslicen entre sí cuando entran en contacto. Al detectar la magnitud, la dirección y el cambio sutil de la fuerza de corte, nuestroLa piel puede actuar como retroalimentación y permitirnos ajustar cómo debemos sostener un objeto de manera estable con nuestras manos y dedos o qué tan apretado debemos agarrarlo.
Para imitar esta importante característica de la piel humana, el Dr. Shen y el Dr. Pan Jia, un colaborador de la Universidad de Hong Kong HKU, han desarrollado un sensor táctil suave y novedoso. El sensor está en una estructura de múltiples capas como la humanapiel e incluye una película flexible y especialmente magnetizada de aproximadamente 0,5 mm de espesor como capa superior. Cuando se ejerce una fuerza externa sobre ella, puede detectar el cambio del campo magnético debido a la deformación de la película. Más importante aún, puede "desacoplar, "o descomponer, la fuerza externa automáticamente en dos componentes - fuerza normal la fuerza aplicada perpendicularmente al objeto y fuerza de corte, proporcionando la medición precisa de estas dos fuerzas respectivamente.
"Es importante desacoplar la fuerza externa porque cada componente de la fuerza tiene su propia influencia sobre el objeto. Y es necesario conocer el valor exacto de cada componente de la fuerza para analizar o controlar el estado estacionario o en movimiento del objeto",explicado Yan Youcan , estudiante de doctorado en BME y primer autor del artículo.
Precisión mejorada de aprendizaje profundo
Además, el señor posee otra característica similar a la piel humana: la "superresolución" táctil que le permite localizar la posición del estímulo con la mayor precisión posible. "Hemos desarrollado un algoritmo de superresolución táctil eficiente utilizando aprendizaje profundo ylogró una mejora de 60 veces en la precisión de localización para la posición de contacto, que es el mejor entre los métodos de superresolución informados hasta ahora ", dijo el Dr. Shen. Un algoritmo de superresolución táctil tan eficiente puede ayudar a mejorar la resolución física de un sensor táctilmatriz con el menor número de unidades de detección, reduciendo así el número de cables y el tiempo necesario para la transmisión de la señal.
"Hasta donde sabemos, este es el primer sensor táctil que logró capacidades de auto-desacoplamiento y superresolución simultáneamente", agregó.
La mano robótica con el nuevo sensor completa tareas desafiantes
Al montar el sensor en la punta de un dedo de una pinza robótica, el equipo demostró que los robots pueden realizar tareas desafiantes. Por ejemplo, la pinza robótica agarró de manera estable objetos frágiles como un huevo mientras una fuerza externa intentaba arrastrarlos lejos, o enhebrar unaguja mediante teleoperación. "La superresolución de nuestro sensor ayuda a la mano robótica a ajustar la posición de contacto cuando agarra un objeto. Y el brazo robótico puede ajustar la magnitud de la fuerza en función de la capacidad de desacoplamiento de la fuerza del sensor táctil", explicó el Dr. Shen.
Agregó que el sensor se puede extender fácilmente en forma de matrices de sensores o incluso una piel electrónica continua que cubra todo el cuerpo del robot en el futuro. La sensibilidad y el rango de medición del sensor se pueden ajustar cambiando la dirección de magnetizaciónde la capa superior película magnética del sensor sin cambiar el grosor del sensor. Esto permitió que la piel electrónica tuviera una sensibilidad y un rango de medición diferentes en diferentes partes, al igual que la piel humana.
Además, el sensor tiene procesos de fabricación y calibración mucho más cortos en comparación con otros sensores táctiles, lo que facilita las aplicaciones reales.
"Este sensor propuesto podría ser beneficioso para varias aplicaciones en el campo de la robótica, como agarre adaptativo, manipulación diestra, reconocimiento de texturas, prótesis inteligentes e interacción humano-robot. El avance de sensores táctiles artificiales suaves con características comparables a la piel puede hacerlos robots domésticos se convierten en parte de nuestra vida diaria ", concluyó el Dr. Shen.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de la ciudad de Hong Kong . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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