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Novos sensores macios semelhantes à pele podem revolucionar robótica e próteses

Fonte

TUM | Universidade Técnica de Munique

Data

quinta-feira. 20 julho 2023 10:45

Pesquisadores do Instituto de Robótica e Inteligência de Máquinas de Munique (MIRMI) da Universidade Técnica de Munique (TUM), na Alemanha, desenvolveram um processo automático para produzir sensores macios. Essas células de medição universais podem ser anexadas a quase qualquer tipo de objeto. As aplicações previstas são especialmente em robótica e próteses.

“Detectar e sentir nosso ambiente é essencial para entender como interagir com ele de forma eficaz”, disse a Dra. Sonja Groß, pesquisadora do MIRMI/TUM. Um fator importante para interações com objetos é a sua forma. “Isso determina como podemos realizar determinadas tarefas”, disse a pesquisadora. Além disso, as propriedades físicas dos objetos, como sua dureza e flexibilidade, influenciam como podemos agarrá-los e manipulá-los, por exemplo.

Interação de mão artificial com o sistema robótico

O Santo Graal em robótica e próteses é uma emulação realista das habilidades sensório-motoras de uma pessoa, como as de uma mão humana. Na robótica, os sensores de força e torque são totalmente integrados na maioria dos dispositivos. Esses sensores fornecem feedback valioso sobre as interações do sistema robótico, como uma mão artificial, com o ambiente. No entanto, os sensores tradicionais têm sido limitados em termos de possibilidades de personalização, muitas vezes nem podem ser anexados a objetos arbitrários. Resumindo: até agora, não existia nenhum processo para produzir sensores para objetos rígidos de formas e tamanhos arbitrários.

Nova estrutura para sensores suaves apresentada pela primeira vez

Este foi o ponto de partida para a pesquisa da Dra. Sonja Groß e de Diego Hidalgo, cujos resultados foram apresentados recentemente na conferência de robótica IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), em Londres. O diferencial: um material macio, semelhante à pele, que envolve os objetos.

O grupo de pesquisa também desenvolveu uma estrutura que automatiza amplamente o processo de produção dessa pele. Funciona da seguinte forma: “Usamos software para construir a estrutura dos sistemas sensoriais”, disse Diego Hidalgo. “Em seguida, enviamos essas informações para uma impressora 3D, onde são produzidos nossos sensores”. A impressora injeta uma pasta preta condutora no silicone líquido. O silicone endurece, mas a pasta é envolvida por ele e permanece líquida. Quando os sensores são comprimidos ou esticados, sua resistência elétrica muda. “Isso nos diz quanta força de compressão ou alongamento é aplicada a uma superfície. Usamos esse princípio para obter uma compreensão geral das interações com objetos e, especificamente, para aprender como controlar uma mão artificial interagindo com esses objetos”, explicou Diego Hidalgo. O que diferencia o trabalho: os sensores embutidos se ajustam à superfície em questão (como dedos ou mãos), mas ainda fornecem dados precisos que podem ser usados para a interação com o ambiente.

Novas perspectivas para a robótica e especialmente para próteses

“A integração desses sensores macios semelhantes à pele em objetos 3D abre novos caminhos para a detecção háptica avançada em inteligência artificial”, disse o professor Dr. Sami Haddadin, diretor executivo do MIRMI.

Os sensores fornecem dados valiosos sobre forças de compressão e deformações em tempo real – fornecendo assim feedback imediato. Isso amplia o alcance da percepção de um objeto ou de uma mão robótica – facilitando uma interação mais sofisticada e sensível.

“Este trabalho tem o potencial de provocar uma revolução geral em setores como robótica, próteses e interação homem/máquina, tornando possível criar tecnologia de sensor sem fio e personalizável para objetos e máquinas arbitrárias”, concluiu o Dr. Sami Haddadin.

Acesse o resumo do trabalho publicado na IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) 2023 (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Técnica de Munique (em inglês).

Fonte: Andreas Schmitz, Corporate Communications Center/TUM.

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