Робот с теплой кожей распознает предмет прикасаясь к нему

Обычно, если ваш робот становится теплым на ощупь, это служит косвенным признаком какого-то неприятного отказа в его системе охлаждения. Роботы не должны нагреваться, они должны в любом случае оставаться холодными или соответствовать температуре окружающей среды.

Выделяющееся тепло почти всегда является побочным продуктом, который должен каким-либо образом удаляться. Люди и многие другие теплокровные животные затрачивают много энергии на поддержание почти постоянной температуры тела. Эта особенность организма обеспечивает целый ряд преимуществ, в том числе возможность собирать полезную информацию о вещах, которых мы касаемся. Теперь и роботы могут иметь эту способность.

Большинство сенсорных датчиков у роботов являются детекторами усилия. Они позволяют судить о твердости поверхности, а иногда и о ее текстуре. Можно еще добавить датчики температуры, чтобы определять теплая или холодная поверхность. Тем не менее, по большей части, объекты вокруг вас не могут быть ни теплыми, ни холодными, они являются частью окружающей среды и принимают ее температуру.

Когда мы прикасаемся к одному из окружающих нас объектов, то часто ощущаем их немного теплее или холоднее, чем они есть на самом деле. Для этого есть две причины. Первая заключается в том, что мы излучаем тепло, поэтому чувствуем разницу температур между нашей кожей и объектом. Вторая причина заключается в том, что мы также чувствуем, как объект поглощает излучаемое нами тепло. Другими словами, мы измеряем, насколько быстро объект поглощает тепло нашего тела, и даже более того, мы измеряем его теплопроводность. Какой-либо металл будет представляться холоднее, чем ткань или дерево, даже если они имеют одинаковую температуру, так как более теплопроводный металл быстрее поглощает тепло из вас. В результате, мы имеем возможность собирать дополнительные данные о материалах, которых касаемся, потому что наши пальцы теплые.

Сотрудники Технологического института Джорджии из США намерены создать новый тип кожи для роботов, который использует активное нагревание. В сочетании с традиционными датчиками усилия, активный нагрев позволяет создать мультимодальные сенсорные датчики, которые помогут определять состав объектов.

Ткань сделана из массива «такселсов», каждый из которых состоит из резистивной ткани, зажатой между двумя слоями проводящей ткани, из двух пассивных термисторов и двух активных терморезисторов, размещенных сверху резистивной нагревательной полосы из углеродного волокна. Используя все три чувствительных метода для перекрестного контроля, исследователи смогли на ощупь идентифицировать древесину и алюминий, с точностью до 96% при нажатии на поверхность или до 84% при скользящем прикосновении.

Следует отметить, что это не первый активный термодатчик. Датчик BioTac от SynTouch также включает нагреватель, хотя это только кончик пальца, в отличие от целой руки на основе тактильного кожи, над которой работают в Джорджии.

Исследователи считают, что для этого датчика есть много возможных применений. Робот может использовать такую кожу для манипуляций в стесненных условиях или рядом с людьми. Зная тактильные свойства объектов, которых робот касается, он может более грамотно выбрать стратегию поведения, например, робот может подтолкнуть мягкий объект сильнее, чем твердый. Или, если робот знает, что он касается человека, то сможет быть более осторожным в отношении прикладываемых усилий.