Рука робота EmArm научилась распознавать касания плечом и предплечьем

·Редакция
Рука робота EmArm научилась распознавать касания плечом и предплечьем
Иллюстрация: pronedra.ru

Инженеры Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) создали роботизированную руку EmArm с тактильной кожей, интегрированной в плечо и предплечье. В испытаниях система различала пять видов прикосновений с точностью до 99,8% и реагирует на неожиданные контакты в реальном времени. Исследование опубликовано в журнале Nature Sensors.

Кожа на всей руке, а не только на пальцах

Во многих роботизированных системах тактильные сенсоры сосредоточены в захватном устройстве. EmArm идёт принципиально дальше: более 71 000 мм² мягкой оптической тактильной кожи покрывают предплечье и плечо целиком.

Кожа встроена внутрь жёсткого механического скелета по аналогии со структурой «кость — мышца — кожа». Ключевое технологическое решение — оптическое считывание: внутри руки расположены миниатюрные камеры, которые анализируют деформацию кожи под давлением. Это позволяет определять место контакта, площадь, силу и число точек соприкосновения.

Оптическая схема имеет важное преимущество перед электронной кожей: не требуется столь сложная сеть проводов, как у некоторых электронных сенсорных покрытий. В испытаниях она сохраняла работоспособность при электромагнитных, световых, температурных, влажностных и акустических воздействиях — фактор, критически важный для промышленных условий.

Технические характеристики

Система EmArm демонстрирует показатели, сопоставимые с человеческой тактильностью:

  • Пространственное разрешение: 0,085 мм — уровень подушечки пальца человека
  • Двухточечная дискриминация: 18,2 мм — лучше, чем у кожи человеческого предплечья (30–50 мм)
  • Точность распознавания прикосновений: до 99,8% при пяти типах воздействий
  • Точность работы при помехах: до 97,9%
  • Механическая нагрузка в испытаниях: свыше 15 кг при нагружении и крутящий момент 7,35 Н·м

При этом точность позиционирования руки осталась на уровне обычных промышленных манипуляторов — тактильная кожа не ухудшила механические характеристики.

Что умеет EmArm

Команда профессора Шэнь Яцзина показала несколько вариантов применения. В опытах с человеком система различала поглаживание, щипок, тычок, щекотку и удар, а затем выдавала запрограммированные эмоциональные выражения. Это имитация обратной связи, а не свидетельство того, что робот испытывает эмоции.

При работе с предметами EmArm удерживала баскетбольный мяч, расположенный не по центру, и непрерывно меняла положение руки по тактильным данным. В другом опыте неожиданное препятствие вызывало остановку и перестроение траектории. Для этого не требовалось видеть препятствие внешней камерой, однако внутренние камеры остаются частью оптической сенсорной системы.

Читайте также: Мягкий роботизированный захват поворачивает предметы, не выпуская их.

Такие демонстрации показывают возможности совместного использования сенсоров и управления движением. Пригодность для ухода за людьми, реабилитации или промышленной эксплуатации потребует отдельных испытаний безопасности и надёжности. Исследование пока не подтверждает готовность робота к любому из этих условий.