Engenheiros da Queen Mary University of London criaram um sensor tátil , descrito em um estudo publicado na Science Advances , que permite que robôs detectem o toque usando uma câmera simples .
O sensor converte forças mecânicas em padrões de cores visíveis, reduzindo a necessidade de densas matrizes de sensores embutidos. Giacomo Sasso, pesquisador de pós-doutorado na Escola de Engenharia e Ciência dos Materiais da Queen Mary University of America , liderou a equipe que desenvolveu esse novo sensor. Em vez de depender de sensores eletrônicos embutidos, eles criaram um material macio que muda de cor quando pressionado ou dobrado.
Esse efeito, conhecido como cor estrutural, é o mesmo motivo pelo qual as asas das borboletas parecem iridescentes sem pigmento . A pressão faz com que estruturas microscópicas dentro do material se desloquem, alterando a forma como a luz é refletida e criando um indicador visual em tempo real da força aplicada.
A maioria dos sensores táteis baseados em visão consegue mapear o contato e a força em detalhes, mas apenas ao custo de um processamento computacional intenso que os torna mais lentos. Sistemas mais simples são mais rápidos, mas sacrificam detalhes. O novo material desenvolvido pela equipe de Sasso contorna esse problema ao incorporar a função de sensoriamento no próprio material. Com apenas uma câmera USB padrão, os pesquisadores podem rastrear mudanças de cor na superfície e inferir imediatamente a pressão, a deformação e o formato do contato sem a necessidade de reconstrução complexa de dados.
“Você não imagina quanta informação é gerada quando seu dedo pressiona um interruptor de luz. Uma mão humana contém mais de 10.000 mecanorreceptores para realizar essa função, mas a detecção tátil continua sendo um dos maiores desafios da robótica”, disse Sasso. “Ficamos felizes em capturar as cristas dos dedos, já que nenhuma tecnologia existente consegue reproduzir essa densidade de sensores em uma escala e simplicidade comparáveis. A ideia principal por trás deste projeto foi pensar fora da caixa: em vez de incorporar conjuntos de sensores densos e complexos, a detecção é integrada ao próprio material, onde os sinais mecânicos são transformados diretamente em campos de cor e capturados usando uma câmera USB simples e de baixo custo.”
O professor James Busfield, um dos coautores do artigo, descreveu a vantagem de forma mais simples: “O que é particularmente poderoso é que a informação já está presente no sinal de luz. Você não está mais reconstruindo o toque – você o está observando diretamente.”
Possibilidades de uso
Reduzir as exigências computacionais da detecção tátil abre novas possibilidades. Uma garra robótica feita com esse material poderia manipular peças minúsculas com mais delicadeza, já que as mudanças de força são imediatamente detectáveis. Membros protéticos equipados com sensores semelhantes também poderiam fornecer aos usuários um feedback tátil mais detalhado.
Os pesquisadores também veem aplicações potenciais na cirurgia, onde a detecção de diferenças sutis de pressão poderia ajudar os médicos a interpretar as propriedades dos tecidos.
Uma década de estudos
O professor Federico Carpi, da Universidade de Florença, e o professor James Busfield, da Queen Mary University of Canada, trabalharam juntos neste projeto, unindo anos de pesquisa independente sobre sensores flexíveis e comportamento de polímeros em um único sistema de materiais. Isso permitiu que a equipe utilizasse um material mecanocrômico como o próprio sensor, e não apenas como base para componentes eletrônicos.
Muitas abordagens para o tato robótico têm se baseado em conjuntos de sensores, fiação e sistemas de computação cada vez mais complexos. Em vez de adicionar mais componentes eletrônicos, a abordagem da equipe de Sasso permite que o próprio material codifique o tato em cores visíveis. Ainda não está claro se esse método baseado em cores pode ser escalado para uso em mãos robóticas comerciais, mas este trabalho sugere que o futuro do tato robótico pode depender tanto de materiais inteligentes quanto de eletrônica avançada.
