Robôs de controle de “pele eletrônica” repletos de sensores com feedback tátil

    sensorespele117/01/2022, por Edd Gent - Ser capaz de se transportar para um corpo robótico tem todos os tipos de aplicações, das práticas às fantasiosas. As interfaces existentes que poderiam tornar isso possível tendem a ser volumosas, mas uma capa eletrônica sem fio feita por pesquisadores chineses promete um controle muito mais natural. Embora os robôs inteligentes possam um dia ser capazes de igualar a destreza e adaptabilidade dos humanos, eles ainda lutam para realizar muitas das tarefas que gostaríamos que fossem capazes de fazer.

    Enquanto isso, muitos acreditam que criar maneiras para humanos teleoperarem corpos robóticos pode ser um meio-termo útil. A abordagem pode ser particularmente útil para cenários perigosos para humanos, mas ainda além das capacidades de robôs autônomos. Por exemplo, eliminação de bombas ou limpeza de resíduos radioativos, ou mais topicamente, profissionais médicos que tratam pacientes altamente infecciosos. Embora já existam robôs controlados remotamente, poder controlá-los por meio de movimentos naturais do corpo pode tornar a experiência muito mais intuitiva. Também pode ser crucial para o desenvolvimento de exoesqueletos robóticos práticos e próteses melhores, e até mesmo possibilitar a criação de experiências de entretenimento imersivas onde os usuários assumem o controle de um corpo robótico.

    Embora existam soluções para traduzir o movimento humano em sinais para robôs, isso normalmente envolve o uso de equipamentos pesados ​​que o usuário precisa usar ou sistemas complicados de visão computacional. Agora, uma equipe de pesquisadores da China criou uma pele eletrônica flexível repleta de sensores, transmissores sem fio e minúsculos ímãs vibratórios que podem fornecer feedback tátil ao usuário. Ao anexar esses patches a várias partes do corpo, como mão, antebraço ou joelho, o sistema pode registrar os movimentos do usuário e transmiti-los a dispositivos robóticos. A pesquisa, descrita em um artigo publicado na Science Advances, baseia-se em rápidos avanços em eletrônica flexível nos últimos anos, mas sua principal contribuição é empacotar muitos componentes em um pacote compacto, poderoso e fácil de usar.

    Os sensores do sistema contam com materiais piezoresistivos, cuja resistência elétrica muda quando submetida a estresse mecânico. Isso permite que eles atuem como sensores de flexão, de modo que, quando os remendos são presos à articulação de um usuário, a mudança na resistência corresponde ao ângulo em que é dobrado.

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    Esses sensores são conectados a um microcontrolador central por meio de fios de cobre ondulados que ondulam para cima e para baixo como uma cobra. Este padrão em ziguezague permite que os fios se expandam facilmente quando esticados ou dobrados, evitando que eles se quebrem sob estresse. Os sinais de tensão dos sensores são então processados ​​e transmitidos via Bluetooth, diretamente para um dispositivo robótico próximo ou um computador, que pode transmiti-los por meio de uma rede local ou da Internet.

    Fundamentalmente, os pesquisadores também construíram um sistema de feedback. Os mesmos sensores piezoresistivos podem ser conectados a partes do dispositivo robótico, por exemplo, nas pontas dos dedos, onde podem atuar como sensores de pressão. Os sinais desses sensores são transmitidos para a pele eletrônica, onde são usados ​​para controlar minúsculos ímãs que vibram em diferentes frequências, dependendo de quanta pressão foi aplicada. Os pesquisadores mostraram que os humanos que controlam uma mão robótica podem usar o feedback para distinguir entre cubos de borracha com diferentes níveis de dureza. É importante ressaltar que o tempo de resposta para os sinais de feedback foi tão baixo quanto 4 microssegundos enquanto operava diretamente por Bluetooth e apenas 350 microssegundos operando em uma rede Wi-Fi local, que está abaixo dos 550 microssegundos necessários para os humanos reagirem a estímulos táteis. A transmissão dos sinais pela internet levou a tempos de resposta consideravelmente mais longos, entre 30 e 50 milissegundos.

    No entanto, os pesquisadores mostraram que, combinando diferentes configurações de patches com feedback visual de óculos de realidade virtual, os usuários humanos podem controlar um carro controlado remotamente com os dedos, usar um braço robótico para realizar um teste de cotonete COVID e até obter um humanóide básico. robô para andar, agachar, limpar um quarto e ajudar a cuidar de um paciente. Os patches são alimentados por uma bateria de íon de lítio integrada que fornece energia suficiente para que todos os seus dispositivos de feedback tátil operem continuamente em potência máxima por mais de uma hora. No modo de espera, pode durar quase duas semanas, e os fios de cobre do dispositivo podem até funcionar como uma antena para recarregar a bateria sem fio. Inevitavelmente, o sistema ainda exigirá ajustes consideráveis ​​antes de poder ser usado em configurações do mundo real. Mas seus recursos impressionantes e design elegante sugerem que sensores flexíveis discretos que podem nos permitir controlar robôs remotamente podem não estar muito longe.

    Fonte: https://singularityhub.com/

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