I ricercatori dell'Università del Texas hanno sviluppato una mano robotica in grado di maneggiare articoli fragili come chip di patate o lamponi, senza schiacciarli. La tecnologia, chiamata Fragile Object Grasping with Tactile Sensing (FORTE), combina il rilevamento tattile con la robotica soft per migliorare la manipolazione di oggetti delicati.
"Al momento la robotica sta iniziando a essere in grado di eseguire grandi movimenti in ambiente domestico, ma ha difficoltà con i movimenti che richiedono un'elevata precisione e delicatezza - ha affermato Siqi Shang, autore principale di un articolo pubblicato su IEEE Robotics and Automation Letters e dottorando presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica della Cockrell School of Engineering - I robot riescono a piegare una camicia, ma potrebbero avere difficoltà a raccogliere con cura gli occhiali o a disimballare la frutta dalla spesa. Crediamo che i segnali di rilevamento daranno ai robot il senso del tatto necessario per maneggiare questi oggetti con cura".
© The University of Texas
Le dita robotiche si basano sull'effetto Fin Ray, un principio di progettazione derivato dalle pinne dei pesci. Le dita sono state prodotte utilizzando la stampa 3D e contengono canali d'aria interni che fungono da sensori tattili.
Quando le dita si muovono per afferrare un oggetto, i canali d'aria si spostano, provocando variazioni nella pressione dell'aria. Piccoli sensori rilevano queste variazioni di pressione e forniscono un feedback in tempo reale al robot. Questo feedback consente al sistema di rilevare se un oggetto sta scivolando.
I ricercatori hanno testato le pinze su 31 oggetti, tra cui lamponi, chip di patate, barattoli di marmellata, palle da biliardo, lattine di zuppa e mele. Il sistema ha raggiunto un tasso di successo del 91,9% negli esperimenti di presa in un unico tentativo. Ha inoltre riconosciuto il 93% degli scivolamenti con una precisione del 100%.
"Gli esseri umani raccolgono gli oggetti con la giusta quantità di forza; se è eccessiva, li schiacciano, ma se è insufficiente, gli sfuggono dalle mani", ha affermato Lillian Chin, assistente professore di ingegneria elettrica e informatica presso l'UT.
I sensori sono stampati in 3D e possono essere adattati a diverse forme. La capacità di rilevamento dello scivolamento del sistema consente al robot di regolare la presa quando necessario, evitando una forza eccessiva.
Le potenziali applicazioni includono la lavorazione degli alimenti, dove le macchine potrebbero maneggiare oggetti fragili come frutta, verdura e prodotti da forno; l'assistenza sanitaria, dove i robot potrebbero gestire strumenti medici o campioni biologici; e la produzione, dove componenti delicati come quelli elettronici o in vetro richiedono una manipolazione accurata.
I progetti hardware e gli algoritmi sono stati resi pubblici per consentire ulteriori ricerche e sviluppi. Il lavoro futuro si concentrerà sulla riduzione della sensibilità alle variazioni di temperatura e sul miglioramento della capacità del sistema di rilevare e rispondere agli oggetti che scivolano.
Il team del progetto comprende Yuke Zhu, professore associato presso il Dipartimento di Informatica, e il dottorando Mingyo Seo. La ricerca ha ricevuto il sostegno del Texas Robotics Industrial Affiliate Program, della National Science Foundation, dell'Office of Naval Research, del programma DARPA TIAMAT e dell'Istituto di pianificazione e valutazione delle tecnologie dell'informazione e della comunicazione della Corea del Sud.
Per maggiori informazioni:
Mike Rosen
The University of Texas
[email protected]
www.news.utexas.edu
