Команда Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) разработала роботизированную руку EmArm, которая воспринимает прикосновения по всей поверхности и подстраивает действия под них. Мягкая оптическая "кожа" встроена прямо в жёсткий скелет руки. Работа опубликована в журнале Nature Sensors.

Кожа покрывает верхнюю и нижнюю части руки, а миниатюрные камеры внутри анализируют распределение сил. Пространственное разрешение составляет 0,085 мм - примерно как у кончика человеческого пальца. Порог различения двух точек (минимальное расстояние, на котором два одновременных прикосновения ощущаются как раздельные) достигает 18,2 мм, тогда как у кожи человеческой руки он обычно составляет от 30 до 50 мм.

Оптический принцип позволил обойтись без сложной проводки, которая нужна электронной коже, и сделал сенсор устойчивым к электромагнитным, световым, температурным, влажностным и звуковым помехам. В экспериментах точность восприятия сохранялась на уровне до 97,9% при пяти видах внешних воздействий.

Мягкая кожа не ухудшила силовые характеристики руки: точность повторного позиционирования осталась сравнимой с обычными манипуляторами. Система выдерживала давление более 15 кг и скручивающую нагрузку 7,35 Н·м (ньютон-метр - единица момента силы).

Чтобы рука не просто собирала сигналы, а понимала их, команда предложила замкнутый контур "восприятие - действие". Он объединяет данные о положении суставов (проприоцепцию - ощущение собственного тела) с тактильной информацией и в реальном времени выделяет место контакта, площадь, силу и число точек касания. Эти данные сразу поступают в систему управления движением.

В испытаниях EmArm распознавала пять видов прикосновений - поглаживание, щипок, тычок, щекотку и удар - с точностью до 99,8% и отвечала эмоциональными выражениями: радостью, грустью, любопытством, смущением или гневом. Когда мяч клали на руку со смещением от центра тяжести, она самостоятельно корректировала положение и силы, чтобы удержать его. А при появлении в зоне движения невидимой камерой руки человека рука мгновенно останавливалась, определяла, временное это препятствие или постоянное, и перестраивала маршрут.

Авторы отмечают, что подход можно распространить на ноги, корпус и другие части роботов. Это может пригодиться в домашних услугах, промышленности и медицинской помощи, а также для развития "воплощённого ИИ" - систем искусственного интеллекта, которые познают мир через физическое тело. Пока речь идёт о лабораторном прототипе, а не о готовом продукте.

Источник: Tech Xplore