Роботы могут быть запрограммированы поднимать автомобиль и даже помогать выполнять некоторые операции, но когда дело доходит до того, чтобы поднять объект, к которому они раньше не прикасались, например яйцо, они часто терпят неудачу. Теперь инженеры придумали искусственный кончик пальца, который преодолевает это ограничение. Прогресс позволяет машинам ощущать текстуры этих поверхностей так же, как кончик пальца человека. Исследование опубликовано в журнале интерфейса Королевского общества.
Новая разработка ученых дает первое углубленное сравнение искусственного кончика пальца с нейронными записями человеческого осязания. Исследование проводилось профессором робототехники и искусственного интеллекта Натаном Лепорой с Факультета инженерной математики Бристольского университета и базировалось в Бристольской лаборатории робототехники.
“Наша работа помогает раскрыть, как сложная внутренняя структура человеческой кожи создает наше человеческое чувство осязания. Это захватывающая разработка в области мягкой робототехники-возможность 3D-печати тактильной кожи может создать роботов, которые будут более ловкими или значительно улучшат производительность протезных рук, придав им встроенное чувство осязания”, — делится профессор Лепора.
Он и его коллеги создали чувство осязания в искусственном кончике пальца, используя 3D-печатную сетку булавкообразных сосочков на нижней стороне податливой кожи, которые имитируют дермальные сосочки, обнаруженные между наружным эпидермальным и внутренним дермальными слоями тактильной кожи человека. Сосочки сделаны на передовых 3D-принтерах, они могут смешивать мягкие и твердые материалы для создания сложных структур, подобных тем, которые встречаются в биологии.
“Мы обнаружили, что наш 3D-печатный тактильный кончик пальца может производить искусственные нервные сигналы, которые выглядят как записи реальных тактильных нейронов. Человеческие тактильные нервы передают сигналы от различных нервных окончаний, называемых механорецепторами, которые могут сигнализировать о давлении и форме контакта. Классическая работа Филлипса и Джонсона в 1981 году впервые построила электрические записи от этих нервов для изучения “тактильного пространственного разрешения”, используя набор стандартных ребристых форм, используемых психологами. В работе мы протестировали наш 3D-печатный искусственный кончик пальца, когда он “чувствовал” те же самые ребристые формы, и обнаружили поразительно близкое совпадение с нейронными данными”, — рассказывает профессор.
Хотя исследование показало удивительно близкое совпадение между искусственным кончиком пальца и нервными сигналами человека, оно не было столь чувствительным к мелким деталям. Профессор Лепора подозревает, что это потому, что 3D-печатная кожа толще, чем настоящая кожа, и его команда сейчас изучает, как 3D-печатать структуры в микроскопическом масштабе человеческой кожи.
