En optisk taktil sensor med flere kameraer, der kunne muliggøre vision-baserede robotskin

Et team af forskere ved ETH Zürich i Schweiz har for nylig udviklet en optisk taktil sensor med flere kameraer (dvs. en taktil sensor baseret på optiske enheder), der indsamler information om kontaktkraftfordelingen påført dens overflade. Denne sensor, præsenteret i et papir, der er forudgivet på arXiv, kunne bruges til at udvikle bløde robotskind baseret på computervisionsalgoritmer.

"Sammenlignet med de synsevner, som robotter kan opnå ved hjælp af moderne kameraer, følesansen i robotter er meget underudviklet, "Camill Trueeb, Carmelo Sferrazza og Raffaello D"Andrea, de forskere, der har udført undersøgelsen, fortalte Tech Xplore via e-mail. "Visionsbaserede taktile skins sigter mod at bygge bro over dette hul, udnytte mulighederne for synssensorer og avancerede kunstig intelligens-algoritmer, drage fordel af adgangen til store mængder data og beregningskraft."

Den optiske taktile sensor udviklet af Trueeb, Sferrazza og D"Andrea består af fire kameraer placeret under en blød, gennemsigtigt materiale, der indeholder en indlejret spredning af sfæriske partikler i det. Kameraerne sporer bevægelsen af ​​disse sfæriske partikler, som opstår ved deformation af materialet, når en kraft påføres det.

Forskerne udviklede også en maskinlæringsarkitektur (ML), der analyserer bevægelsen af ​​de sfæriske partikler i materialet. Ved at analysere denne bevægelse, denne arkitektur kan rekonstruere de kræfter, der forårsager en deformation i materialet, også kendt som kontaktkraftfordelingen.

"Vi bruger relativt billige kameraer, der samtidig giver billeder for i alt omkring 65, 000 pixels, "forklarede forskerne." Derfor, de genererer en stor mængde information i meget høj opløsning, som er ideel til en datadrevet tilgang til taktil sansning."

I stedet for kun at give samlede kraftværdier, ligesom størstedelen af ​​eksisterende standard kraftsensorer til robotapplikationer, sensoren udviklet af forskerne giver feedback på fordelingen af ​​alle de kræfter, der påføres dens bløde overflade, afkobling af normale og tangentielle komponenter. På grund af sin struktur og unikke design, den nye multi-kamera sensor udviser også en større kontaktflade og en tyndere struktur end andre kamera-baserede taktile sensorer uden at kræve yderligere reflekterende komponenter (f.eks. spejle).

"Brugen af ​​flere kameraer gør det muligt at bruge denne type taktil sensor til at dække større områder med vilkårlige former, " sagde forskerne. "Dette arbejde viser, hvordan viden erhvervet på en delmængde af kameraerne kan overføres til yderligere kameraer, resulterer i en skalerbar, dataeffektiv tilgang. "

Den AI-drevne, multi-kamera sensor kunne i sidste ende skaleres til større overflader, muliggør skabelsen af ​​bløde og følende robotskin. I deres seneste avis, forskerne diskuterer, hvordan deres ML-arkitektur kunne tilpasses for at lette disse applikationer i fremtiden.

"Vi planlægger nu at udvide sensorens muligheder for at rekonstruere information om kontakten med objekter med komplekse og generiske former, " sagde forskerne. "Vi mener, at udviklingen af ​​sansningsalgoritmer altid bør tage hensyn til dataeffektivitetskomponenten for at lette udbredt brug i robotteknologi, og vi vil derfor forfølge denne retning i det fremtidige arbejde, såvel."

© 2019 Science X Network