Estudo e projeto de sensores táteis para mãos robóticas

Abstract

A sensibilidade tátil é muito importante quando se trata da manipulação de objetos, pois permite ter conhecimento da força aplicada na sua manipulação. Em humanos, essa função é desempenhada por mecanorreceptores presentes na ponta dos dedos. Replicar essa sensibilidade em sistemas artificiais ainda é um desafio, com aplicações relevantes tanto em manipuladores industriais quanto em próteses de membros superiores. Este trabalho, teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema de sensoriamento tátil para mãos robóticas, voltado à detecção em tempo real de forças e deslocamentos tangenciais associados ao escorregamento de objetos durante sua manipulação. O sensor desenvolvido foi composto por dois sensores matriciais flexíveis 4x4 sobrepostos, com elementos de polímero condutor entre as camadas e pequenas estruturas piramidais na superfície de contato. O condicionamento do sinal foi realizado por meio de divisores de tensão com resistores de referência de 10 k ohm, distribuídos em quatro canais independentes, com aquisição via um módulo de aquisição de dados e processamento em tempo real com o ambiente de programação LabVIEW. Em condição de repouso, a tensão de saída dos canais permaneceu próxima de 0 V. Sob aplicação de pressão estática, a tensão de cada canal ativo se elevou a aproximadamente 5 V, mantendo-se estável enquanto a força permanecia constante. Durante o escorregamento, se observou a migração progressiva do sinal entre canais adjacentes, com queda de tensão em um canal à medida que o canal vizinho, na direção do deslocamento, assumia o valor elevado. O comportamento observado é consistente com a arquitetura do sensor, no qual variações na área de contato alteram a resistência elétrica dos elementos sensoriais, corroborando experimentalmente o sistema de detecção proposto.