Революционный тактильный робототехнический палец достигает локализации касания <1 мм без слепых зон

Исследователи разработали новый тип робототехнического пальца с чувством прикосновения. Палец может локализовать прикосновение с очень высокой точностью (<1 мм) по большой, многокривой поверхности, очень похоже на свой человеческий аналог.

Текущие методы построения тактильных сенсоров оказались сложными для интеграции в робототехнические пальцы из-за множества вызовов, включая трудности покрытия многокривых поверхностей, высокое количество проводов или трудности вписывания в небольшие кончики пальцев, тем самым препятствуя использованию в ловких руках. Новый метод использует перекрывающиеся сигналы от световых излучателей и приемников, встроенных в прозрачный волноводный слой, покрывающий функциональные области пальца.

Измеряя световый транспорт между каждым излучателем и приемником, можно получить очень богатый набор сигнальных данных, который меняется в ответ на деформацию пальца из-за прикосновения. Чисто данные-ориентированные методы глубокого обучения могут извлечь полезную информацию из данных, включая место контакта и приложенную нормальную силу, без необходимости аналитических моделей. Результат — полностью интегрированный, сенсоризированный робототехнический палец с низким количеством проводов, построенный с использованием доступных производственных методов и спроектированный для легкой интеграции в ловкие руки.

Два ключевых аспекта технологии

Первый, исследователи используют свет для ощущения прикосновения. Под «кожей» палец имеет слой из прозрачного силикона, в который они посветили свет от более чем 30 светодиодов. Палец также имеет более чем 30 фотодиодов, измеряющих, как свет отражается. Всякий раз, когда палец касается чего-то, его кожа деформируется, поэтому свет смещается в прозрачном слое под ним. Измеряя, сколько света идет от каждого светодиода к каждому диоду, исследователи получают близко к 1000 сигналов, каждый из которых содержит некоторую информацию о сделанном контакте. Поскольку свет также может отражаться в изогнутом пространстве, эти сигналы могут покрывать сложную 3D-форму, такую как кончик пальца.

Во-вторых, команда спроектировала эти данные для обработки алгоритмами машинного обучения. Поскольку сигналов так много, все они частично перекрываются друг с другом, данные слишком сложны для интерпретации людьми. К счастью, современные техники машинного обучения могут научиться извлекать информацию, которая важна для исследователей: где палец касается, что касается пальца, какая сила приложена и т.д.

Кроме того, команда построила палец так, чтобы он и другие могли быть поставлены на роботизированные руки. Интеграция системы на руку легка: палец собирает почти 1000 сигналов, но нуждается только в 14-проводном кабеле, соединяющем его с рукой, и ему не нужны внешние электроники. У исследователей есть две ловкие руки (способные хватать и манипулировать объектами), оснащаемые этими пальцами — у одной три пальца, у другой четыре. Команда будет использовать эти руки для демонстрации ловких манипуляторных способностей, основанных на тактильных и проприоцептивных данных.

Смотрите палец в действии на Tech Briefs TV здесь. Для дополнительной информации, свяжитесь с Холли Эвартс по адресу This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; 212-854-3206.