Robotica: un sensore basato sul colore per emulare la sensibilità della pelle

 

 

In un passo avanti verso robot più autonomi e tecnologie indossabili, i ricercatori dell’EPFL hanno creato un dispositivo che utilizza il colore per rilevare simultaneamente più stimoli meccanici e termici.

 

 

I ricercatori di robotica hanno già fatto passi da gigante nello sviluppo di sensori in grado di percepire i cambiamenti di posizione, pressione e temperatura, tutti aspetti importanti per tecnologie come i dispositivi indossabili e le interfacce uomo-robot.

Ma un segno distintivo della percezione umana è la capacità di percepire più stimoli contemporaneamente, e questo è qualcosa che la robotica ha faticato a raggiungere.

Ora, Jamie Paik e colleghi del Reconfigurable Robotics Lab (RRL) della School of Engineering dell’EPFL hanno sviluppato un sensore in grado di percepire combinazioni di flessione, allungamento, compressione e variazioni di temperatura, il tutto utilizzando un sistema che si riduce a un semplice concetto: il colore.

Soprannominata ChromoSense, la tecnologia della RRL si basa su un cilindro di gomma traslucida contenente tre sezioni tinte di rosso, verde e blu.

Un LED nella parte superiore del dispositivo invia la luce attraverso il suo nucleo e i cambiamenti nel percorso della luce attraverso i colori mentre il dispositivo viene piegato o allungato vengono rilevati da un misuratore spettrale miniaturizzato nella parte inferiore.

“Immagina di bere tre diversi gusti di granita attraverso tre diverse cannucce contemporaneamente: la proporzione di ogni sapore che ottieni cambia se pieghi o torci le cannucce. Questo è lo stesso principio utilizzato da ChromoSense: percepisce i cambiamenti della luce che viaggiano attraverso le sezioni colorate mentre la geometria di quelle sezioni si deforma”, afferma Paik.

Una sezione termosensibile del dispositivo consente inoltre di rilevare le variazioni di temperatura, utilizzando un colorante speciale – simile a quello delle magliette che cambiano colore o degli anelli dell’umore – che desatura il colore quando viene riscaldato. La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications e selezionata per la pagina Editor’s Highlights.

Un approccio più snello per dispositivi indossabili

Paik spiega che mentre le tecnologie robotiche che si basano su telecamere o più elementi di rilevamento sono efficaci, possono rendere i dispositivi indossabili più pesanti e ingombranti, oltre a richiedere una maggiore elaborazione dei dati.

“Affinché i robot possano servirci meglio nella nostra vita quotidiana, devono essere in grado di percepire ciò che stiamo facendo”, afferma.

“Tradizionalmente, il modo più veloce ed economico per farlo è stato attraverso sistemi basati sulla visione, che catturano tutte le nostre attività e quindi estraggono i dati necessari. ChromoSense consente letture più mirate e dense di informazioni e il sensore può essere facilmente incorporato in materiali diversi per attività diverse”.

Grazie alla sua semplice struttura meccanica e all’uso del colore rispetto alle telecamere, ChromoSense potrebbe potenzialmente prestarsi a una produzione di massa a basso costo.

Oltre alle tecnologie assistive, come le esotute che aiutano la mobilità, Paik vede applicazioni quotidiane per ChromoSense nell’abbigliamento o nell’abbigliamento sportivo, che potrebbe essere utilizzato per fornire agli utenti un feedback sulla loro forma fisica e sui loro movimenti.

Un punto di forza di ChromoSense – la sua capacità di percepire più stimoli contemporaneamente – può anche essere un punto debole, poiché il disaccoppiamento degli stimoli applicati simultaneamente è ancora una sfida su cui i ricercatori stanno lavorando.

Al momento, Paik afferma che si stanno concentrando sul miglioramento della tecnologia per rilevare le forze applicate localmente o i confini esatti di un materiale quando cambia forma.

“Se ChromoSense guadagna popolarità e molte persone vogliono usarlo come soluzione di rilevamento robotico generico, allora penso che aumentare ulteriormente la densità di informazioni del sensore potrebbe diventare una sfida davvero interessante”, afferma.

Guardando al futuro, Paik ha anche in programma di sperimentare diversi formati per ChromoSense, che è stato prototipato come una forma cilindrica e come parte di un’esotuta morbida indossabile, ma potrebbe anche essere immaginato in una forma piatta più adatta ai robot origami firmati RRL.

“Con la nostra tecnologia, qualsiasi cosa può diventare un sensore, purché la luce possa attraversarla”, riassume.

 

 

Immagine: © Titouan Veuillet/Adrian Alberola Campailla