Interfaccia soft touch master robotica

La percezione della morbidezza può essere data per scontata, ma gioca un ruolo cruciale in molte azioni e interazioni: dal giudicare il grado di maturazione di un avocado, all'eseguire una visita medica, o al tenere la mano di una persona cara. Ma comprendere e riprodurre la percezione della morbidezza è difficile, perché coinvolge molti processi sensoriali e cognitivi.

I ricercatori di robotica hanno provato ad affrontare questa sfida utilizzando dispositivi tattili, ma i tentativi precedenti non hanno distinto tra due componenti essenziali della percezione della morbidezza: segnali cutanei (feedback sensoriale dalla pelle del polpastrello) e segnali motori (feedback sulla quantità di forza che agisce). sulla pelle). articolazione del dito).

“Se premi un marshmallow con la punta del dito, è facile capire che è morbido. Ma se metti un biscotto duro sopra quel marshmallow e lo premi di nuovo, puoi comunque dire che il marshmallow morbido è sotto, anche se il polpastrello 'tocca una Superficie Solida”, spiega Mustafa Miti, dottorando all'Università Laboratorio di Robotica Riconfigurabile Presso la Facoltà di Ingegneria dell'EPFL. “Volevamo vedere se potevamo creare una piattaforma robotica in grado di fare la stessa cosa”.

Con SORI (Softness Display Interface), RRL, guidata da Jamie Pike, ha raggiunto proprio questo. Separando i segnali cutanei e motori, SORI ricrea fedelmente la levigatezza di una gamma di materiali reali, colmando una lacuna nella robotica e consentendo molte applicazioni in cui la sensazione di levigatezza è fondamentale, dall'esplorazione delle profondità marine alla chirurgia assistita da robot.

La ricerca appare in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS).

Tutti sentiamo la morbidezza in modo diverso

Studi neuroscientifici e psicologici mostrano che i segnali cutanei dipendono in gran parte dalla quantità di contatto della pelle con una superficie, che spesso è in parte correlata alla deformità del corpo, spiega Mete. In altre parole, una superficie che copre un'area più ampia del polpastrello verrà percepita come più morbida. Ma poiché i polpastrelli umani variano notevolmente in termini di dimensioni e durezza, un dito può essere in maggiore contatto con una determinata superficie rispetto a un altro.

“Ci siamo resi conto che la morbidezza che sento io potrebbe non essere la stessa morbidezza che senti tu, a causa della diversa forma delle nostre dita. Quindi, per il nostro studio, abbiamo dovuto prima sviluppare parametri per la geometria del polpastrello e la sua superficie di contatto in modo da per stimare i segnali di morbidezza della punta”, spiega Mette. “Dito.” Successivamente, i ricercatori hanno estratto i parametri di morbidezza da una gamma di materiali diversi e hanno mappato i due set di parametri sul dispositivo SORI.

Basato sul marchio RRL Robot origami La ricerca che ha alimentato i benefici collaterali di Ambienti riconfigurabili E un Toccare il joystickSORI è dotato di giunti origami motorizzati che possono essere regolati per diventare più rigidi o più flessibili. Sopra le giunture è presente una membrana siliconica con fossette. Il flusso d'aria fa sì che la pellicola si gonfi a vari livelli, avvolgendo al centro il polpastrello.

Attraverso questa nuova separazione delle funzioni motorie e cutanee, SORI ha ricreato con successo la morbidezza di una serie di materiali – tra cui manzo, salmone e marshmallow – nel corso di diversi studi con due volontari umani. Imitano anche materiali con caratteristiche morbide e dure (come un biscotto sopra un marshmallow o un libro rilegato in pelle). In un esperimento virtuale, SORI ha riprodotto la sensazione di un cuore che batte, dimostrando la sua efficacia nel muovere materiali morbidi.

La medicina rappresenta quindi il principale ambito di potenziale applicazione di questa tecnologia; Ad esempio, per formare gli studenti di medicina a rilevare tumori cancerosi o per fornire importanti feedback sensoriali ai chirurghi che utilizzano robot per eseguire operazioni.

Altre applicazioni includono l’esplorazione spaziale assistita da robot o le profondità degli oceani, dove il dispositivo potrebbe consentire agli scienziati di percepire la levigatezza di un oggetto scoperto da una posizione distante. SORI è anche una potenziale risposta a una delle più grandi sfide dell’agricoltura assistita da robot: raccogliere frutta e verdura di bosco senza schiacciarle.

“Questo non è destinato a fungere da sensore più morbido per i robot, ma a trasmettere la sensazione del ‘tocco’ digitalmente, proprio come inviare immagini o musica”, riassume Mette.