Com a ajuda do aprendizado de máquina, Os pesquisadores da ETH desenvolveram um novo sensor tátil de baixo custo. O sensor mede a distribuição de força em alta resolução e com grande precisão, permitindo que os braços do robô agarrem objetos sensíveis ou frágeis.

Os humanos não têm nenhum problema em pegar objetos frágeis ou escorregadios com as mãos. Nosso sentido do tato nos permite sentir se estamos segurando o objeto com firmeza ou se ele está prestes a escorregar por entre nossos dedos, para que possamos ajustar a força de nosso aperto de acordo. Braços de garras robóticas encarregados de pegar objetos que são frágeis ou escorregadios ou têm uma superfície complexa também requerem este tipo de feedback.

Os pesquisadores de robótica da ETH Zurich desenvolveram agora um sensor tátil que pode ser útil justamente nesse caso - e marca o que eles consideram um passo significativo em direção à "pele robótica". O design extremamente simples do sensor torna-o barato de produzir, como os engenheiros apontam. Essencialmente, ele consiste em uma "pele" de silicone elástica com microesferas de plástico coloridas e uma câmera comum afixada na parte inferior.

Medições usando entrada puramente óptica

O sensor é baseado na visão:quando ele entra em contato com um objeto, um recorte aparece na pele de silicone. Isso muda o padrão das microesferas, que é registrado pela lente olho de peixe na parte inferior do sensor. A partir dessas mudanças no padrão, é possível calcular a distribuição de força no sensor.

"Sensores convencionais registram a força aplicada em apenas um único ponto. Em contraste, nossa pele robótica nos permite distinguir entre várias forças que atuam na superfície do sensor, e calculá-los com altos graus de resolução e precisão, “Diz Carlo Sferrazza. É doutorando no grupo liderado por Raffaello D'Andrea, Professor de Sistemas Dinâmicos e Controle na ETH Zurich. "Podemos até determinar a direção a partir da qual uma força está agindo, "Sferrazza diz. Em outras palavras, os pesquisadores podem identificar não apenas as forças que exercem pressão vertical no sensor, mas também forças de cisalhamento, que atuam lateralmente.

Desenvolvimento baseado em dados

Para calcular quais forças empurram as micropérolas em quais direções, os engenheiros usam um conjunto abrangente de dados experimentais:em testes que foram padronizados por meio do controle da máquina, eles examinaram uma variedade de diferentes tipos de contato com o sensor. Eles foram capazes de controlar com precisão e variar sistematicamente a localização do contato, a distribuição de força e o tamanho do objeto que faz contato. Com a ajuda do aprendizado de máquina, os pesquisadores registraram vários milhares de ocorrências de contato e as compararam com precisão às mudanças no padrão do cordão.

O protótipo de sensor mais fino que os pesquisadores construíram até agora tem 1,7 centímetros de espessura e cobre uma superfície de medição de 5 x 5 centímetros. Contudo, os pesquisadores estão trabalhando no uso da mesma técnica para perceber superfícies de sensores maiores que são equipadas com várias câmeras, e, portanto, também pode reconhecer objetos de formas complexas. Além disso, eles pretendem tornar o sensor mais fino - eles acreditam que é possível atingir uma espessura de apenas 0,5 centímetros usando a tecnologia existente.

Robótica, esporte e realidade virtual

Como o silicone elástico é antiderrapante e o sensor pode medir as forças de cisalhamento, é bem adequado para uso em braços de garras de robôs. "O sensor reconheceria quando um objeto ameaça escorregar para fora do alcance do braço para que o robô possa ajustar sua força de preensão, "Sferrazza explica.

Os pesquisadores também podem usar esse sensor para testar a dureza dos materiais ou mapear digitalmente os toques. Se integrado em wearables, os ciclistas podem medir quanta força estão aplicando à bicicleta por meio dos pedais, ou os corredores podem medir a força que entra em seus sapatos durante a corrida. Por último, tais sensores podem fornecer informações importantes para o desenvolvimento de feedback tátil, por exemplo, para jogos de realidade virtual.