Novi senzor omogoča robotom zaznavanje dotika brez elektronike

Mehki roboti so zaradi prilagodljivih materialov izjemno uporabni, vendar njihovo delovanje v neugodnih okoljih še vedno omejuje občutljiva elektronika. Znanstveniki z Nacionalne univerze v Singapurju (NUS CDE) so zato razvili senzor, ki pritisk neposredno spremeni v gibanje brez uporabe elektronike.

Klasični roboti se za zaznavanje okolice zanašajo na zapleteno verigo komponent, ki vključuje elektronske senzorje, procesna vezja in motorje, ki jih usmerjajo računalniki. Vse to povečuje težo naprave ter možnost okvar, zlasti v vročih, vlažnih ali visokotlačnih okoljih. Skupina raziskovalcev, pod vodstvom profesorja Benjamina Teeja in profesorice Cecilie Laschi, pa je predstavil popolnoma drugačen pristop. Razvili so mehanski mehki senzor sile z oznako ME-SOFS, ki celotno elektronsko verigo popolnoma izloči iz sistema.

Senzor ME-SOFS temelji na mehki, porozni strukturi, ki je izdelana s pomočjo 3D-tiskanja. Sestavljen je iz osrednjega »stebra«, ki je povezan s petimi sosednjimi komorami, napolnjenimi s tekočino. Štiri so razporejene vodoravno, ena pa navpično. Ko na senzor deluje zunanja sila, se osrednji steber nagne in stisne ustrezne komore. To potisne tekočino skozi mehke cevke neposredno do končnih pogonov na drugi strani.

Celoten cikel od zaznavanja do same akcije tako poteka brez kakršnega koli računalniškega preračunavanja ali zunanjega vira energije. Ker gre za mehansko inteligenco, vgrajeno v samo telo robota, je sistem izjemno odporen. Kljub mehanskemu delovanju pa lahko senzor ustvari tudi berljiv električni signal. Premikanje tekočine namreč premika majhne magnete mimo kovinskih lokov, kar po načelu kolesarskega dinama ustvari napetostne impulze, ki brez napajanja razkrijejo moč pritiska.

Ker gre za zgodnjo stopnjo razvoja in nov koncept prenosa signalov, bo v praksi verjetno potrebnih še veliko prilagoditev, preden bo tehnologija pripravljena za vsakdanjo uporabo. Kljub temu so znanstveniki vsestranskost sistema že dokazali z integracijo v več platform. Izdelali so mehko rokavico s petimi miniaturiziranimi senzorji ME-SOFS, ki so veliki približno kot zeleni grah. Ta rokavica lahko zazna moč oprijema na vsakem prstu in predvidi težo predmetov. Sistem so preizkusili tudi z operaterjem, ki je imel pokrite oči in je preko posebne otipljive blazinice uspešno nadzoroval robotsko roko. Sila, ki jo je zaznal prijemalec robota, se je kot pritisk tekočine prenesla na prst operaterja, ta pa je natančno občutil, kako močno robot drži predmete, kot so lesene kocke ali jajce.

Tehnologija ME-SOFS je ohranila stabilno delovanje tudi v vroči vodi pri temperaturi 90 °C in pod visokim pritiskom na globini približno 11 metrov. Ker so kanali odprti, se pritisk tekočine izenači z okolico, zato naprava meri le dejansko aplicirano silo. V prihodnosti bi ta neposredna povezava med zaznavanjem in akcijo lahko omogočila varnejšo robotizirano oskrbo starejših, kjer bi roka ob padcu človeka reagirala refleksno in takoj ponudila močnejšo podporo.