All about Photonics

Science/Research 詳細

IR LEDと太陽電池、ディテクタなしでロボットの触覚を実現

February, 9, 2021, Glasgow--新しいタイプのエネルギー生成合成皮膚が、触覚を模擬できる安価な義肢やロボットを実現する。

IEEE Transactions on Roboticsに発表された論文でグラスゴー大学の研究チームは、柔軟なソーラスキンに包まれたロボットハンドが、専用の高価な触覚センサなしで、どのように物体と相互作用するかを説明している。

それどころか、そのスキンは、その柔らかなポリマ表面に組みこまれた微小ソーラセルアレイを巧みに二重利用にする。このセルが、手の動きを制御するマイクロアクチュエータに電力を供給できるだけのエネルギーを生成するが、それはソーラセルの出力変動を計測することで、手に独自の「触覚」も賦与する。

物体がセル表面に近づくと、セルに届く光量が減る。光が暗くなるにしたがい、セルが生成する電力量は落ちる。物体がセルに触れ、それを覆うと、最終的に、電力量はゼロになる。個々のセルに生まれるパワーレベルを巧みに解釈することで、スキンは、入ってくる物体の形状を検出することができる。

スキンのソーラセルの間に組みこまれた第2の簡単なLEDsセットが、物体に赤外(IR)光を送る。光が物体から反射する時間を計測することで、スキンは物体と手の間の距離を検出できる。

ソーラセルとLEDsから集めた情報を統合することで、スキンのプロセッサは、物体の近接性、位置、端を推測することができ、従来のタッチセンサで計測されたパラメタの多くを再現する。それとともに、そのデータにより手は、正面に置かれたゴムボールのような物体をつかむことができる。

 それは、電子スキンの最新の開発である。開発は、Ravinder Dahiya.をリーダーとして、グラスゴー大学BESTグループが開発した。

同大学、James Watt工学部、Dahiya教授は、次のようにコメントしている。
 触覚式電子スキンは、近年、義肢やロボットに多くの実験的アプリケーションがあるが、われわれのプロジェクトは、エネルギーを生成するe-skinである。これは、専用のタッチセンサを使うことなく、触覚フィードバックを返すことができる。
 センサがないと言うことは、タッチセンサを装備した他の従来型デバイスと違い、スキンが従来の動作電源を必要としないことである。実際、スキン自体が、エネルギー源であり、手やそれに取り付けたデバイスに電力を供給できる。生成された電力は、スキンとともに使えるようにわれわれが開発した柔軟なスーパーキャパシタなどのデバイスに蓄積できる。したがって、動作するために絶えず太陽光を浴びる必要はない。

 それは、比較的安価なコンポーネントからできたフレキシブルスキンで覆われた完全な自家発電義肢に一歩近づいた。スキンに組みこまれたセンシング機能は、「見る」ことができるスキンにも発展する。さらなる改善により、スキンは、接触する前に、近づいてくる物体の特定に使える。

われわれはロボットアームに手を加えて実験を行った。自動車製造工場のような場所で見られるものである。スキンのセンサは、予想外の物体を発見すると、そのアームの動きを止めることができる。これは、将来的には、産業事故防止に役立つと考えている。
(詳細は、https://www.gla.ac.uk/)