I robot "vedono" il tatto attraverso un sensore che cambia colore. / Robots ‘see’ touch through colour-changing sensor

 I robot "vedono" il tatto attraverso un sensore che cambia colore. / Robots ‘see’ touch through colour-changing sensor

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Gli ingegneri della Queen Mary University di Londra hanno sviluppato un innovativo sensore tattile che permette ai robot di percepire il tocco attraverso schemi di colore dinamici.

Sviluppata dal ricercatore post-dottorato Giacomo Sasso, questa tecnologia trasforma forze meccaniche invisibili in campi di colore visibili che una normale fotocamera può catturare in tempo reale. Quando viene applicata pressione alla superficie sensibile morbida, il materiale produce colori strutturali spazialmente variabili che mappano il contatto, la deformazione e la pressione, senza richiedere complesse ricostruzioni computazionali. Il lavoro è stato pubblicato su Science Advances.

"La rilevazione tattile rimane una delle principali sfide della robotica", ha affermato Sasso. "Una mano umana contiene oltre 10.000 meccanocettori, eppure nessuna tecnologia esistente è in grado di riprodurre una tale densità di sensori con una scala ed una semplicità paragonabili. La chiave è stata integrare la rilevazione nel materiale stesso, dove gli stimoli meccanici si trasformano direttamente in campi di colore."

Il nuovo approccio evita il tradizionale compromesso tipico della percezione tattile basata sulla visione, dove i sistemi ad alta risoluzione richiedono in genere ingenti risorse computazionali che introducono latenza, mentre i sistemi più veloci tendono a sacrificare il dettaglio spaziale. I sensori tattili meccanocromici di Sasso codificano direttamente la deformazione meccanica in colori strutturali spazialmente risolti, consentendo una percezione tattile basata sulla visione che combina "alta risoluzione, funzionamento in tempo reale ed intrinseca semplicità".

Secondo Sasso, questa tecnologia apre la strada ad applicazioni in molteplici settori. Nel settore manifatturiero, i sistemi di presa robotici potrebbero assemblare componenti delicati su scala micrometrica con una precisione prima impossibile. In ambito sanitario, le protesi potrebbero offrire un feedback tattile più ricco per le attività quotidiane, mentre i sistemi chirurgici potrebbero distinguere i tessuti sani da quelli anomali leggendo le sottili variazioni di pressione attraverso la risposta cromatica del materiale.

Il lavoro si basa su una precedente collaborazione tra il professor James Bustfield della Queen Mary University e il professor Federico Carpi dell'Università di Firenze, che ha unito la robotica morbida e la scienza dei materiali.

"L'aspetto particolarmente potente è che le informazioni sono già contenute nel segnale luminoso", ha affermato Bustfield. "Non si tratta più di ricostruire il tatto, ma di osservarlo direttamente."

I ricercatori sostengono che l'approccio meccanocromico rappresenti un cambio di paradigma: invece di affidarsi ad una microelettronica altamente ingegnerizzata per interpretare la deformazione, il materiale stesso diventa il mezzo di rilevamento, codificando direttamente l'interazione meccanica in segnali ottici visibili. 

ENGLISH

Engineers at Queen Mary University of London have developed a novel tactile sensor that allows robots to perceive touch through dynamic colour patterns.

Developed by postdoctoral researcher Giacomo Sasso, the technology transforms invisible mechanical forces into visible colour fields that a standard camera can capture in real time. When pressure is applied to the soft sensing surface, the material produces spatially varying structural colours that map contact, strain, and pressure, without requiring complex computational reconstruction. The work is published in Science Advances.

"Touch sensing remains one of robotics' major challenges," said Sasso. "A human hand contains over 10,000 mechanoreceptors, yet no existing technology can reproduce such sensor density at comparable scale and simplicity. The key was moving sensing into the material itself, where mechanical cues directly become colour fields."

The new approach avoids a traditional trade-off in vision-based tactile sensing, where high-resolution systems typically demand heavy computational resources that introduce latency, and faster systems tend to sacrifice spatial detail. Sasso’s mechanochromic tactile sensors directly encode mechanical strain into spatially resolved structural colours, enabling vision-based tactile sensing that combines 'high resolution, real-time operation, and intrinsic simplicity'.

According to Sasso, the technology opens applications across multiple fields. In manufacturing, robotic grippers could assemble delicate micro-scale components with precision previously impossible. In healthcare, prosthetic limbs could gain richer tactile feedback for daily tasks, while surgical systems could distinguish healthy from abnormal tissue by reading fine pressure signatures through the material's colour response.

The work builds on a previous collaboration between Professor James Bustfield at Queen Mary University and Professor Federico Carpi at the University of Florence that merged soft robotics and material science.

"What's particularly powerful is that information is already in the light signal," said Bustfield. "You're no longer reconstructing touch—you're observing it directly."

The researchers claim the mechanochromic approach represents a paradigm shift: instead of relying on highly engineered microelectronics to interpret deformation, the material itself becomes the sensing medium, directly encoding mechanical interaction into visible optical signals. 

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/robots-see-touch-with-colour-changing-sensor?rcip=giuseppecotellessa%40libero.it&utm_campaign=Daily%20Bulletin%20-060726%20-%20Monday&utm_content=&utm_term=https%3A%2F%2Fwww.theengineer.co.uk%2Fcontent%2Fnews%2Frobots-see-touch-with-colour-changing-sensor&utm_medium=email&utm_source=The%20Engineer