Naar Geometrie-Schaalbare Whole-Body Touch voor Humanoïden: Een 3D-Geprinte Conformele EIT-huid

Samenvatting

Tactiele waarneming over het hele lichaam is een vereiste voor humanoïden die opereren in menselijke omgevingen met veel fysiek contact. Conventionele taxel-arrays schalen echter slecht in relatie tot het oppervlak, de complexiteit van de bedrading en de robotspecifieke kromming.

Wij presenteren een conformele tactiele huid op basis van elektrische impedantietomografie (EIT), vervaardigd via een geometrie-aanpasbare workflow voor additieve productie. Een flexibele, geleidende TPU-laag vormt een continu waarnemingsdomein, terwijl contact-geïnduceerde koppeling met geleidende patches zorgt voor veranderingen in de randspanning. Deze worden gereconstrueerd met behulp van een eenstaps Gauss-Newton EIT-solver.

Onderzoek en Validatie

In dit onderzoek hebben wij het volgende uitgevoerd:

• Karakterisering van het ontwerp: We hebben de elektromechanische ontwerpruimte van de gelaagde structuur gekarakteriseerd. Hieruit blijkt dat contact-verbeterende patches met een lage weerstand en een poreuze geleidende TPU-waarnemingslaag de gevoeligheid verbeteren, terwijl de printbaarheid behouden blijft.
• Validatie van contactlokalisatie: De lokalisatie is getest op drie verschillende prototypes:
• Een vlak prototype;
• Een gebogen U-vormig prototype;
• Een kwalitatieve geometrie in de vorm van een iCub-gezicht.

Resultaten

De gebogen sensor behaalde een gemiddelde lokalisatiefout van 6 mm over 18 contactposities, zonder dat er sprake was van supervised post-processing.

Deze resultaten suggereren dat tomografische huiden die via additieve productie zijn vervaardigd, de noodzaak voor morfologie-specifieke herontwerpen voor tactiele dekking van humanoïden kunnen verminderen. Dit biedt een praktische route naar grootschalige contactwaarneming voor inzet in mensgerichte omgevingen.