Con la ayuda del aprendizaje automático, Los investigadores de ETH han desarrollado un sensor táctil novedoso pero de bajo costo. El sensor mide la distribución de la fuerza a alta resolución y con gran precisión, permitiendo que los brazos del robot agarren objetos sensibles o frágiles.

Los seres humanos no tenemos problemas para levantar objetos frágiles o resbaladizos con las manos. Nuestro sentido del tacto nos permite sentir si tenemos un agarre firme sobre el objeto o si está a punto de deslizarse entre nuestros dedos. para que podamos ajustar la fuerza de nuestro agarre en consecuencia. Los brazos de agarre robóticos encargados de recoger objetos que son frágiles o resbaladizos o que tienen una superficie compleja también requieren este tipo de retroalimentación.

Los investigadores de robótica de ETH Zurich han desarrollado un sensor táctil que podría ser útil en ese caso, y marca lo que ven como un paso significativo hacia la "piel robótica". El diseño extremadamente simple del sensor lo hace económico de producir, como señalan los ingenieros. Esencialmente, consta de una "piel" de silicona elástica con microperlas de plástico de colores y una cámara normal fijada en la parte inferior.

Mediciones con entrada puramente óptica

El sensor se basa en la visión:cuando entra en contacto con un objeto, Aparece una muesca en la piel de silicona. Esto cambia el patrón de las microperlas, que es registrado por la lente ojo de pez en la parte inferior del sensor. De esos cambios al patrón, es posible calcular la distribución de fuerza en el sensor.

"Los sensores convencionales registran la fuerza aplicada en un solo punto. Por el contrario, nuestra piel robótica nos permite distinguir entre varias fuerzas que actúan sobre la superficie del sensor, y calcularlos con un alto grado de resolución y precisión, "Dice Carlo Sferrazza. Es un estudiante de doctorado en el grupo dirigido por Raffaello D'Andrea, Catedrático de Control y Sistemas Dinámicos en ETH Zurich. "Incluso podemos determinar la dirección desde la que actúa una fuerza, "Dice Sferrazza. En otras palabras, los investigadores pueden identificar no solo las fuerzas que ejercen presión vertical sobre el sensor, sino también fuerzas cortantes, que actúan lateralmente.

Desarrollo impulsado por datos

Para calcular qué fuerzas empujan las microperlas en qué direcciones, los ingenieros utilizan un conjunto completo de datos experimentales:en pruebas que se estandarizaron mediante el control de la máquina, examinaron una variedad de diferentes tipos de contacto con el sensor. Pudieron controlar con precisión y variar sistemáticamente la ubicación del contacto, la distribución de la fuerza y ​​el tamaño del objeto que hace contacto. Con la ayuda del aprendizaje automático, los investigadores registraron varios miles de casos de contacto y los emparejaron con precisión con los cambios en el patrón de las cuentas.

El prototipo de sensor más delgado que los investigadores han construido hasta ahora tiene 1,7 centímetros de grosor y cubre una superficie de medición de 5 x 5 centímetros. Sin embargo, los investigadores están trabajando en el uso de la misma técnica para realizar superficies de sensores más grandes que están equipadas con varias cámaras, y por lo tanto también puede reconocer objetos de forma compleja. Además, su objetivo es hacer que el sensor sea más delgado; creen que es posible lograr un grosor de solo 0,5 centímetros utilizando la tecnología existente.

Robótica deporte y realidad virtual

Debido a que la silicona elástica es antideslizante y el sensor puede medir fuerzas de corte, es muy adecuado para su uso en brazos de agarre robóticos. "El sensor reconocería cuando un objeto amenaza con escaparse del agarre del brazo para que el robot pueda ajustar su fuerza de agarre, "Sferrazza explica.

Los investigadores también podrían usar un sensor de este tipo para probar la dureza de los materiales o para mapear los toques digitalmente. Si está integrado en wearables, los ciclistas podrían medir cuánta fuerza están aplicando a la bicicleta a través de los pedales, o los corredores pueden medir la fuerza que ejercen sus zapatos cuando hacen jogging. Finalmente, Dichos sensores pueden proporcionar información importante para desarrollar la retroalimentación táctil, por ejemplo, para juegos de realidad virtual.