Maglione

I ricercatori della Carnegie Mellon University creano un tessuto e un sistema di rilevamento per misurare il contatto e la pressione

Università Carnegie Mellon

immagine: RobotSweater, sviluppato da un gruppo di ricerca del Robotics Institute e mostrato qui su un braccio robotico, è una "pelle" tessile lavorata a macchina in grado di percepire il contatto e la pressione.vedere di più

Credito: Carnegie Mellon University

Le qualità che rendono un maglione lavorato a maglia comodo e facile da indossare sono le stesse cose che potrebbero consentire ai robot di interagire meglio con gli esseri umani.

RobotSweater, sviluppato da un gruppo di ricerca del Robotics Institute della Carnegie Mellon University, è una "pelle" tessile lavorata a macchina in grado di percepire il contatto e la pressione.

"Possiamo usarlo per rendere il robot più intelligente durante la sua interazione con gli esseri umani", ha detto Changliu Liu, assistente professore di robotica presso la Scuola di Informatica.

Proprio come i knitters possono prendere qualsiasi tipo di filato e trasformarlo in un calzino, un cappello o un maglione di qualsiasi dimensione o forma, il tessuto lavorato a maglia RobotSweater può essere personalizzato per adattarsi a superfici tridimensionali irregolari.

"Le macchine per maglieria possono modellare il filato in forme non piatte, che possono essere curve o grumose", ha affermato James McCann, un assistente professore della SCS la cui ricerca si è concentrata negli ultimi anni sulla fabbricazione tessile. "Questo ci ha fatto pensare che forse avremmo potuto realizzare sensori che si adattassero a robot curvi o irregolari."

Una volta lavorato a maglia, il tessuto può essere utilizzato per aiutare il robot a "sentire" quando un essere umano lo tocca, in particolare in un ambiente industriale dove la sicurezza è fondamentale. Le attuali soluzioni per rilevare l'interazione uomo-robot nell'industria sembrano scudi e utilizzano materiali molto rigidi che, secondo Liu, non possono coprire l'intero corpo del robot perché alcune parti devono deformarsi.

"Con RobotSweater, l'intero corpo del robot può essere coperto, in modo che possa rilevare eventuali possibili collisioni", ha affermato Liu, la cui ricerca si concentra sulle applicazioni industriali della robotica.

Il tessuto a maglia di RobotSweater è costituito da due strati di filato conduttivo realizzato con fibre metalliche per condurre l'elettricità. Tra i due c'è uno strato a rete con motivo a pizzo. Quando viene applicata pressione al tessuto, ad esempio da qualcuno che lo tocca, il filo conduttivo chiude un circuito e viene letto dai sensori.

"La forza spinge insieme le righe e le colonne per chiudere la connessione", ha detto Wenzhen Yuan, assistente professore alla SCS e direttore del laboratorio RoboTouch. "Se c'è una forza attraverso le strisce conduttive, gli strati entrerebbero in contatto tra loro attraverso i fori."

Oltre a come progettare gli strati di maglia, comprendendo dozzine se non centinaia di campioni e test, il team ha dovuto affrontare un'altra sfida nel collegare il cablaggio e i componenti elettronici al tessuto morbido.

"C'è stata molta prototipazione fisica e aggiustamento complicato", ha detto McCann. "Gli studenti che ci hanno lavorato sono riusciti a passare da qualcosa che sembrava promettente a qualcosa che funzionava davvero."

Ciò che ha funzionato è stato avvolgere i fili attorno ai bottoni a pressione attaccati alle estremità di ciascuna striscia nel tessuto a maglia. Gli snap sono una soluzione economica ed efficiente, tale che anche gli hobbisti che creano tessuti con elementi elettronici, noti come e-textiles, potrebbero usarli, ha affermato McCann.

"È necessario un modo per unire queste cose insieme che sia forte, in modo che possa gestire lo stiramento, ma non distrugga il filo", ha detto, aggiungendo che il team ha anche discusso dell'utilizzo di circuiti stampati flessibili.

Una volta adattato al corpo del robot, RobotSweater è in grado di percepire la distribuzione, la forma e la forza del contatto. È anche più preciso ed efficace dei sensori visivi su cui fa affidamento la maggior parte dei robot oggi.

"Il robot si muoverà nel modo in cui l'essere umano lo spinge o potrà rispondere ai gesti sociali umani", ha detto Yuan.

Nella loro ricerca, il team ha dimostrato che spingere un robot compagno equipaggiato con RobotSweater gli diceva in che modo muoversi o in quale direzione girare la testa. Quando utilizzato su un braccio robotico, RobotSweater consentiva una spinta dalla mano di una persona per guidare il movimento del braccio, mentre afferrando il braccio gli veniva detto di aprire o chiudere la sua pinza.