КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ НЕЙРОМОРФНОГО СЕНСОРА VDIS-1

CONCEPTUAL MODEL OF NEUROMORPHIC SENSOR VDIS-1

Ilya Sorokin

Student, information systems and programming, Miass geologital exploration college,

Russia, Miass

Vitaly Dudarev

Scientific supervisor, Teacher, Miass geologital exploration college,

Russia, Miass

АННОТАЦИЯ

Проблема в создании нового типа сенсоров лежит довольно давно, разработка в этой сфере поможет помочь решить множество проблем, начиная от датчиков прикосновения для роботизированных систем множественной направленности, заканчивая новым поколением бионических протезов, которые могут вернуть человеку тактильны ощущения. И с этим может справиться новый тип датчика, основывающийся на игольчатом принципе считывания. В данной работе рассматривается принципиальная схема такого датчика.

ABSTRACT

The problem of creating a new type of sensors has been around for quite some time; developments in this area will help solve many problems, ranging from touch sensors for multi-directional robotic systems to a new generation of bionic prostheses that can return tactile sensations to a person. And a new type of sensor based on the needle sensing principle can cope with this. This paper discusses the schematic diagram of such a sensor.

Ключевые слова: искусственная кожа; тактильный датчик; датчик прикосновения; протез; кожа; датчик.

Keywords: artificial leather; tactile sensor; touch sensor; prosthesis; leather; sensor.

Одной из главных проблем в робототехнике и протезировании является отсутствие датчика способного охватываться большую площадь, с высококачественными и высоко позиционными сигналами, которые будут означать силу нажатия (прикосновения), а также иметь адресную сеть для возможности определения позиции самого нажатия. Важно понимать, что биологическая кожа, сформированная эволюцией, имеет в широком понимании два спектра ощущения – боль и температура. Если температуру мы можем проанализировать с помощью теплопроводящих волокон с подключёнными к ним классическими датчиками тепла на достаточно большом расстоянии, то с болью (прикосновениями) дела обстоят достаточно сложно. В обычной ситуации за формирование и передачу сигнала, который, в конечном итоге, дает человеку почувствовать боль, отвечают так называемые «ноцицепторы». Другое название — рецепторы боли. Располагаются они в наружном слое кожи. При появлении внешнего фактора (тепловой или механический) рецепторы активизируется, генерирует сигнал, который передается в спинной мозг, а затем — в головной. В данной ситуации нас интересует конкретно — механический.

Концепция нового датчика под названием VDIS-1 частично опирается на природу в некоторых аспектах, например, возможность использовать послойное строение. Главное отличие от множества других тактильных сенсоров, это возможность покрывать объёмные области, но в отличие, например от сенсорного экрана, мы не ограничены 2D плоскостью, а можем покрывать 3D объекты самых различных форм и углов, а также, практически не ограничиваясь размером. Особенностью же является игольчатое построение сенсора (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Схема игольчатого сенсора

Внешний слой сенсора пригоден для установки защитных средств от различных факторов. Упругий слой состоит из резиноподобного материала, который обеспечивает возможность восстановление иглы после прекращения нажимного давления, оказываемого снаружи. Внутренний слой является опорным в всей конструкции, именно он придаёт форму данному сенсору, а также служит теоретическим креплением ко всевозможным конструкциям. Так же отдельным и несомненным плюсом является краткий вывод информации. Возможно комбинировать неограниченной количество слоёв.

Спрос на новые разработки в области интеллектуальных роботов, а также высокотехнологичных протезов с элементами компьютерного осязания на базе технологий искусственного интеллекта в последние годы растёт стремительно. Огромный потенциал внедрения сулит рынок «коботов», или «совместных роботов», предназначенных для безопасной работы совместно с людьми. В ближайшее время, согласно прогнозам, этот рынок будет расти, но 44,5% ежегодно, вплоть до 2025 года.

Список литературы:

1. Хабр // Habr [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://habr.com/ru/articles/414945/ (дата обращения 15.11.2023)
2. Фоксфорд // Foxford [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://foxford.ru/wiki/biologiya/kozha-stroenie-i-funktsii (дата обращения 17.11.2023)