Тактильный палец робота без слепых зон

Исследователи разработали новый тип роботизированного пальца с осязанием. Палец может локализовать прикосновение с очень высокой точностью (<1 мм) на большой изогнутой поверхности, почти как у человека.

Существующие методы создания сенсорных датчиков оказались сложными для интеграции в пальцы роботов из-за множества проблем, в том числе из-за сложности охвата поверхностей с множественными изгибами, большого количества проводов или сложности с размещением на кончиках маленьких пальцев, что препятствует их использованию в ловких руках. В новом методе используются перекрывающиеся сигналы от излучателей и приемников света, встроенных в прозрачный волноводный слой, покрывающий функциональные области пальца.

Измеряя перенос света между каждым излучателем и приемником, можно получить очень богатый набор данных о сигнале, который изменяется в ответ на деформацию пальца из-за прикосновения. Методы глубокого обучения, основанные исключительно на данных, могут извлекать полезную информацию из данных, включая местоположение контакта и приложенную нормальную силу, без необходимости использования аналитических моделей. Результатом стал полностью интегрированный сенсорный палец робота с небольшим количеством проводов, созданный с использованием доступных методов производства и предназначенный для легкой интеграции в ловкие руки.

Два аспекта базовой технологии объединяются, чтобы обеспечить новые результаты. Во-первых, исследователи используют свет, чтобы ощутить прикосновение. Под «кожей» пальца находится слой из прозрачного силикона, в который светили более 30 светодиодов. В пальце также есть более 30 фотодиодов, которые измеряют, как свет отражается. Всякий раз, когда палец касается чего-либо, его кожа деформируется, поэтому свет перемещается в прозрачном слое под ним. Измеряя, сколько света проходит от каждого светодиода к каждому диоду, исследователи получают около 1000 сигналов, каждый из которых содержит некоторую информацию о установленном контакте. Поскольку свет также может отражаться в искривленном пространстве, эти сигналы могут охватывать сложную трехмерную форму, например кончик пальца.

Во-вторых, команда разработала эти данные для обработки алгоритмами машинного обучения. Поскольку сигналов очень много, и все они частично перекрываются друг с другом, данные слишком сложны, чтобы их могли интерпретировать люди. К счастью, современные методы машинного обучения могут научиться извлекать информацию, которая важна для исследователей:где происходит прикосновение к пальцу, что касается пальца, какое усилие применяется и т. д.

Кроме того, команда создала палец, чтобы его и другие можно было надеть на руки робота. Интегрировать систему в руку очень просто:палец собирает почти 1000 сигналов, но ему нужен только 14-жильный кабель, соединяющий его с рукой, и ему не нужна внешняя электроника. У исследователей есть две ловкие руки (способные хватать предметы и манипулировать ими), снабженные этими пальцами — одна с тремя пальцами, а другая с четырьмя. Команда будет использовать эти руки, чтобы продемонстрировать ловкие манипулятивные способности, основанные на тактильных и проприоцептивных данных.

Посмотрите, как работает палец в программе Tech Briefs TV, здесь. Для получения дополнительной информации свяжитесь с Холли Эвартс по адресу Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.; 212-854-3206 .