Хотя робототехника изменила работу многих секторов промышленности, машины не подходят для применения во многих областях здравоохранения. Чтобы решить эту проблему, ученые придумали, как усовершенствовать некоторые движения роботов — а именно их прикосновения.

Чтобы роботы могли безопасно манипулировать хрупкими объектами и живыми организмами или взаимодействовать с ними, необходимы новые стратегии, позволяющие улучшить их восприятие и сделать их части мягче. Фактически, создание безопасного и маневренного роботизированного захвата с человеческими возможностями в настоящее время является одной из самых важных целей робототехники. Оно позволит использовать роботов в сфере здравоохранения и ухода за пожилыми людьми.

Одна из основных проблем при разработке мягких роботизированных захватов — это установка традиционных датчиков на пальцы робота. В идеале мягкий захват должен обладать проприоцепцией — чувством собственных движений и положения — для безопасного выполнения различных задач. Однако традиционные датчики жесткие и ухудшают механические характеристики мягких частей. Более того, мягкие захваты обычно рассчитаны на один тип проприоцептивного ощущения; либо давление, либо искривление пальцев.

Чтобы преодолеть эти ограничения, ученые из Университета Рицумейкан, Япония, работали над новыми конструкциями мягких захватов под руководством доцента Менгинг Се. В своем последнем исследовании, опубликованном в Nano Energy, они успешно использовали технологию многоматериальной 3D-печати для изготовления мягких роботизированных пальцев со встроенным датчиком проприоцепции. У новой стратегии проектирования множество преимуществ и это большой шаг к более безопасным и мощным мягким роботам.

Использование мультиматериальной 3D-печати, простого и быстрого процесса прототипирования, позволило исследователям легко интегрировать механизмы чувствительности и настройки жесткости в конструкцию самого пальца робота.

«Наша работа предлагает способ разработки датчиков, которые могут использоваться не только как чувствительные элементы, но и как активные функциональные материалы. Это обеспечит лучший контроль всей системы без ущерба для ее динамического поведения», — заключает профессор Се. Другой примечательной особенностью их конструкции является то, что датчик питается от пьезоэлектрического эффекта, а это означает, что он не требует подачи энергии.

В целом, это исследование поможет найти новые способы улучшить взаимодействие мягких захватов с объектами, которыми они управляют, и их восприятие.

В свою очередь, это значительно расширит возможности использования роботов, как указывает профессор Се: «Встроенные датчики с автономным питанием не только позволят роботам безопасно взаимодействовать с людьми и окружающей их средой, но и устранят препятствия для роботизированных устройств, которым требуется постоянная подача энергии».