Инновационная «кожа» робота чувствует опасность до момента прикосновения

Новая мягкая сенсорная кожа, разработанная инженерами из Японии, кардинально меняет представление о безопасности роботов. Система под названием ProTac, основанная на компьютерном зрении и уникальном полимерном материале, позволяет машинам не только чувствовать прикосновение, но и буквально «предвидеть» его.

Исследователи разработали мягкий датчик на основе зрения, который позволяет распознавать как касание, так и приближение

Источник: unsplash

Интеграция роботов в повседневную жизнь — от медицинских учреждений до производственных цехов — требует от них не только силы и точности, но и способности к безопасному взаимодействию. Ключевым элементом этого взаимодействия является тактильное восприятие. Однако традиционные датчики, встраиваемые в мягкие материалы, часто не справляются с комплексной задачей: они не могут одновременно отслеживать как непосредственный контакт, так и приближающиеся объекты на большой площади поверхности. Решением этой проблемы занялась команда исследователей под руководством профессора Ван Ань Хо и доктора Куан Кхань Луу из Японского передового института науки и технологий.

Результатом их работы стала инновационная разработка — мягкая сенсорная кожа ProTac, принцип работы которой основан на зрении, а не на сложной сетке электронных сенсоров. Основой технологии стал слой полимерно-дисперсных жидких кристаллов, который обладает уникальным свойством менять свою прозрачность под воздействием электрического напряжения.

Обзор технологии сенсоров ProTac, основанной на машинном восприятии. ProTac может активно переключаться между режимами обнаружения приближения и тактильного контакта, используя входные изображения, полученные с внутренних камер, и мягкую функциональную оболочку с контролируемой прозрачностью

Источник: Ван Ань Хо

Когда на материал подается ток, он становится прозрачным, и встроенные под кожу миниатюрные камеры получают возможность видеть окружающее пространство, фиксируя приближение любых объектов. При выключении напряжения материал возвращается в непрозрачное состояние, и те же самые камеры начинают отслеживать малейшие деформации мягкой оболочки, точно определяя силу, точку и характер прикосновения.

Такой двухрежимный подход позволяет использовать один простой и масштабируемый мягкий слой для решения двух задач одновременно. Для демонстрации возможностей технологии был создан функциональный прототип — сегмент роботизированной руки под названием ProTac Link.

Слева: роботизированная рука, оснащенная ProTac, обнаруживает области близости и контакта во время взаимодействия с человеком. Справа: сервисный робот с руками, оснащенными ProTac, безопасно работает в динамичных условиях, используя датчики близости для предотвращения столкновений.

Источник: Ван Ань Хо

Устройство, оснащенное стереокамерами и обернутое в умную кожу, показало высокую эффективность при тестировании. Оно способно с высокой точностью оценивать расстояние до приближающихся объектов под разными углами, распознавать множественные точки касания и, что самое важное, немедленно реагировать на эти события. Это позволяет, например, плавно снижать скорость движения манипулятора по мере приближения к руке человека или активировать рефлекторные алгоритмы уклонения от нежелательного контакта.

Ранее хирурги успешно удалили опухоль горла у 27-летнего австралийца, применив одновременно две роботизированные системы.