Este robô manualmente agarra demais. Este robô pega muito macio. Ao tentar replicar a capacidade de um humano de interagir com objetos cotidianos de texturas e materiais variados, as mãos do robô existentes tendem a cair em uma dessas duas categorias. Isso pode mudar no futuro, no entanto, graças ao trabalho de um grupo de engenheiros da Universidade Johns Hopkins. Eles desenvolveram uma nova mão robótica que está certa, tanto que pode até satisfazer os dourados.
As mãos robóticas tradicionais dependem de estruturas rígidas para movimentos fortes e controlados ou usam materiais macios para interações mais seguras e flexíveis. No entanto, nenhuma abordagem por si só pode replicar completamente a capacidade da mão humana de agarrar com a quantidade certa de força, reconhecendo e se adaptando a texturas diferentes.
O híbrido recém -desenvolvido mão robótica Inspira -se na anatomia humana, combinando um esqueleto interno rígido com juntas macias e flexíveis. Os dedos são construídos com três articulações robóticas macias de forma independente feitas de silicone da pele do dragão, um materials altamente elástico e durável. Essas articulações macias são incorporadas entre estruturas rígidas de PLA impressas em 3D, imitando a maneira como os dedos humanos equilibram a força e a conformidade.
Uma visão geral da abordagem de design (📷: S. Sankar et al.)
Cada uma das 14 articulações da mão, incluindo três por dedo e duas para o polegar, se transfer de forma independente, proporcionando movimento hábil e preciso. Em vez de confiar em tendões ou motores para o movimento, os dedos usam atuadores pneumáticos controlados por arduino-câmaras cheias de ar que inflaram para criar movimento. Essa configuração não apenas aprimora a capacidade de agarrar da mão, mas também garante interações seguras com objetos e pessoas.
Inspirados pelos mecanorreceptores em camadas na pele humana, as pontas dos dedos contêm três camadas de detecção distintas. A camada mais externa imita as células Merkel e os corpúsculos Meissner, que detectam toque leve e vibrações de baixa frequência. A camada média reproduction as terminações de Ruffini, responsáveis pela detecção de deformação. A camada mais interna, ligada à estrutura rígida da unha, funções como corpúsculos pacinianos, detectando vibrações de alta frequência e mudanças de pressão transitória.
Cada uma dessas camadas de detecção é construída usando diferentes materiais e tecnologias. As camadas externas e médias são feitas de sensores de tecido piezoresistivos, que mudam a resistência elétrica quando a pressão é aplicada. A camada mais interna usa um transdutor piezoelétrico, gerando tensão em resposta à força. Juntos, essas três camadas permitem a mão robótica diferenciar texturas e ajustar a força da aderência de acordo.
Para processar a grande quantidade de dados táteis, a mão robótica emprega um sistema de codificação neuromórfico. Essa abordagem imita como o sistema nervoso humano transmite informações, reduzindo a carga computacional, mantendo a percepção precisa e dinâmica do toque. Os sinais táteis são processados usando algoritmos de aprendizado de máquina, permitindo que a mão robótica reconheça diferentes texturas de superfície e ajuste seu alcance com base no suggestions em tempo actual.
Nos testes de laboratório, a mão robótica híbrida demonstrou sua capacidade de entender e manipular uma variedade de objetos, incluindo itens delicados, como brinquedos macios e esponjas, além de itens mais rígidos, como garrafas de água de metallic e abacaxi. Atingiu uma precisão impressionante de 99,69% na distinção de objetos de texturas superficiais e conformidade variadas. Em outra tarefa de discriminação de textura, a mão robótica superou os dedos robóticos macios e rígidos, alcançando uma precisão de 98,38%.
Enquanto ainda em desenvolvimento, esse trabalho pode ter implicações significativas não apenas para próteses, mas também para sistemas robóticos usados em áreas como indústrias de saúde, fabricação e serviço. Melhorias futuras podem incluir forças de aderência mais fortes, sensores adicionais e materiais mais duráveis.