Anche i robot potranno toccare e percepire le increspature fini di una superficie come fanno i polpastrelli umani.
I ricercatori dell’Università di Donghua in Cina hanno recentemente introdotto una nuova pelle ionica che potrebbe essere utilizzata per emulare la funzione dei polpastrelli nei robot.
Questa pelle, descritta in un articolo su Advanced Materials, potrebbe in definitiva consentire ai robot di percepire le proprietà tattili degli oggetti e riconoscere trame o materiali diversi.
“Questo lavoro è stato inizialmente ispirato dalla punta delle dita e dalle impronte digitali che usiamo per toccare e percepire il mondo ogni giorno”, ha detto il dottor Shengtong Sun, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio.
“Sebbene negli ultimi anni siano stati segnalati numerosi polpastrelli biomimetici ‘duri’, rimangono due sfide chiave nella progettazione di pelli ioniche artificiali ‘morbide’ con capacità tattili simili a quelle delle dita. Uno è come superare l’interferenza della deformazione nel rilevamento della pressione tattile; L’altro è ottenere un riconoscimento fine della trama come la punta delle dita, che è anche una manifestazione di alta sensibilità tattile. “
Come parte del loro recente studio, il Dr. Sun e i suoi colleghi hanno deciso di superare queste due sfide chiave generalmente affrontate quando si cerca di sviluppare pelli morbide composte da ioni, note anche come pelli ioniche.
Per fare questo, hanno prima riflettuto su come potevano formare e caratterizzare i modelli di impronte digitali su un materiale morbido, imitando in definitiva sia la struttura che la funzione della punta delle dita umane.
“Abbiamo notato che i polpastrelli sono caratterizzati da una struttura di impronte digitali a contrasto di modulo con creste e valli periodiche”.
Quando i polpastrelli rilevano le proprietà tattili degli oggetti che stanno toccando, le creste rigide al loro interno agiacono come microleve meccaniche che possono trasmettere rapidamente segnali di vibrazione tattile ai recettori nel derma (cioè uno spesso strato di tessuto sotto lo strato esterno della pelle).
Queste creste si deformano solo leggermente a contatto con superfici o oggetti, consentendo loro di mantenere un contatto quasi costante con esse.
Di conseguenza, la sensibilità alla pressione dei polpastrelli è quasi priva di distorsione della deformazione.
“Ispirati da queste caratteristiche della punta delle dita, abbiamo fabbricato una pelle ionica estetica che ha dimostrato di possedere la sensibilità alla pressione simile a quella delle dita e la capacità di riconoscere le trame”.
Per creare questa pelle ionica estetica, hanno creato creste rigide incorporate in un idrogel elastico, simili a quelle osservate nei polpastrelli umani.
I ricercatori hanno assemblato la pelle ionica modellata che hanno creato con un altro ionogel piezoresistivo per imitare il sistema sensoriale tattile multimodale biologico in modo ancora più realistico.
In una serie di test preliminari, il sensore tattile artificiale simile alla pelle ha ottenuto risultati molto promettenti, rilevando le informazioni tattili anche quando è stato allungato.
In futuro, il sensore tattile artificiale basato su idrogel sviluppato da questo team di ricercatori potrebbe essere utilizzato per creare pelli robotiche morbide o dita artificiali in grado di acquisire segnali di pressione dinamici e statici in tempo reale mentre un robot afferra oggetti.
“La pelle ionica estetica è stata fabbricata su un substrato di idrogel e il materiale risultante ha un certo spessore di circa 2 mm”, ha aggiunto.
“Questo potrebbe non essere abbastanza sottile per soddisfare le future applicazioni robotiche morbide. Nei nostri prossimi studi, cercheremo di introdurre una matrice ultrasottile per preparare pelli ioniche artificiali a film sottile”.
Crediti: Haiyan Qiao, Donghua University, Cina.
