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Eine neue Methode könnte endlich taktile Empfindung in Roboterfingern bieten

Und es erreichte eine Genauigkeit von fast 100%.

Eine menschliche Hand berührt eine Roboterhand. Blue Planet Studio / iStock

Menschliche Sinne sind schwer zu replizieren.

Trotz dieser Herausforderung haben Robotiker aus der ganzen Welt keine Mühen gescheut, um neuartige Robotersysteme zu entwickeln, die das vertraute Gefühl der menschlichen Berührung künstlich nachahmen können, und Forscher haben gerade eine neue taktile Sensormethode entwickelt, die Robotermaterialien aus weichen Materialien verbessern könnteMaterialien, laut einer kürzlich veröffentlichten Studie auf ein Pre-Print-Server.

Und es ist ein Meilenstein der Ingenieurskunst auf dem Weg zu einem menschenähnlichen Tastsinn in Robotergliedern.

Roboterfinger mit menschenähnlicher Berührung verwendet Propriozeption

In den letzten Jahren haben sich Robotiker mit dem Problem konfrontiert, den menschlichen Tastsinn künstlich nachzubilden, indem sie zusätzlich zu humanoiden Robotern immer fortschrittlichere und lebensechte bionische Gliedmaßen herstellen, die weiche Materialien anstelle der konventionellen, harten undMetallstrukturen beliebter Roboter. Aber während Roboterhände auf Basis von weichem Material lobenswerte Vorteile in Bezug auf eine hautähnliche Textur haben, fehlt diesem Design auch die Fähigkeit, ein breites Spektrum an sensorischen Inputs zu sammelnInformationen über Gegenstände ohne andere Sinne anzubieten, ist zu einer großen Herausforderung geworden.

Das Fingergerät, der Dehnungssensor und der Aktuator, von links nach rechts. Quelle: Cheng, et al. / Beihang-Universität

Aus diesem Grund haben Forscher der Beihang-Universität in Peking eine neue Sensortechnik entwickelt, bei der Roboterfinger aus weichem Material zum Einsatz kommen. Dieser biologische Mechanismus wird als Propriozeption bezeichnet und ermöglicht es Säugetieren, ein gewisses Maß an Situationsbewusstsein, einschließlich Position und Bewegung, wahrzunehmen.“Die Idee hinter unserer jüngsten Veröffentlichung basiert auf dem Propriozeptions-Framework des Menschen, das unsere Körperposition und die Belastung unserer Sehnen / Gelenke bestimmt", sagte einer der Forscher namens Chang Chen in aTechXplore Bericht. "Denken Sie daran, wenn Sie eine Augenbinde anlegen und Ihre Ohren bedecken, können Sie immer noch Ihre Handhaltung, Armposition oder das Gewicht einer Einkaufstüte spüren; diese Fähigkeit wird als Propriozeption bezeichnet."

"Wir haben an einem Forschungsprojekt zu Handprothesen gearbeitet und suchen nach Wegen, das Fehlen von sensorischem Feedback in bestehenden Handprothesen zu beheben", fügte Chang Cheng in dem Bericht hinzu. Bei früheren Versuchen arbeiteten Robotikforscher ohne korreliert Propriozeption mit dem Tastsinn. Dies ist nicht völlig überraschend, da die Propriozeption nicht direkt zu präzisen Reaktionen beiträgt, weshalb Menschen sie wahrscheinlich nicht verwenden, um die Textur von Oberflächen auf Objekten zu identifizieren. Aber während industrietaugliche Sensoren weitaus empfindlicher sindals menschliche Propriozeptoren, könnte ihre Implementierung in Roboterfinger den Forschern die Tür öffnen, um mehr als je zuvor über hochpräzises taktiles Feedback zu lernen.

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Die neue Fingermethode beim Beugen mit unterschiedlichen Sehnenbelastungen. Quelle: Cheng, et al. / Beihang-Universität

Der berührungsempfindliche Roboterfinger könnte ein großes Nanotech-Upgrade erfahren

Cheng und seine Kollegen entwickelten ein Prototypsystem, das beinhaltetein Linearantrieb, ein Dehnungssensor, eine Sehne Kabel und ein weicher Roboterfinger aus einem früheren Projekt von ihnen. "Die Sehne verbindet den Finger mit dem Aktuator und der Dehnungssensor ist in der Mitte der Sehne installiert", erklärte Cheng, in dem Bericht. "Wenn der Aktuator angetrieben wird, zieht er an der Sehne, wodurch sich der Finger beugen/begradigt, und die Belastung der Sehne ändert sich entsprechend. Wenn der Finger verschiedene Gegenstände berührt, würde der Sensor eine Reihe von Dehnungssignalen ausgebendie die berührten Objekte charakterisieren." Kurz gesagt, die neue Methode beginnt mit dem Lesen des Sensors und verwendet dann Werkzeuge des maschinellen Lernens, um die Steifigkeit und Textur eines Objekts oder einer Oberfläche zu entschlüsseln, während der Roboterfinger damit in Kontakt ist.

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Und diese Technik konnte Steifheit und Textur mit unvorstellbar hoher Genauigkeit von 99,7% bzw. 100% lesen. Dies ist eine bahnbrechende Errungenschaft im Streben nach menschenähnlicher taktiler Empfindung durch Roboterhände, auch wenn es nur mit aBei der Weiterentwicklung der neuen Technik wird Chengs Team mit einem bekannten Nanotechnologie-Labor zusammenarbeiten, um kostengünstigere taktile Sensoren zu entwickeln, die die Erfassung von Kraft und Drehmoment ermöglichen.voll funktionsfähiges bionisches Gliednoch, aber es ist eine der technischen Meisterleistungen, die sie in die Realität umsetzen könnten.

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