Taktiler Roboterfinger ohne blinde Flecken

Forscher haben einen neuartigen Roboterfinger mit Tastsinn entwickelt. Der Finger kann Berührungen mit sehr hoher Präzision (<1 mm) über eine große, mehrfach gekrümmte Oberfläche lokalisieren, ähnlich wie sein menschliches Gegenstück.

Gegenwärtige Methoden zum Bau von Berührungssensoren haben sich aufgrund mehrerer Herausforderungen als schwierig in Roboterfinger zu integrieren erwiesen, darunter Schwierigkeiten beim Abdecken mehrfach gekrümmter Oberflächen, eine hohe Anzahl von Drähten oder Schwierigkeiten beim Einpassen in kleine Fingerspitzen, wodurch die Verwendung in geschickten Händen verhindert wird. Das neue Verfahren verwendet überlappende Signale von Lichtsendern und -empfängern, die in eine transparente Wellenleiterschicht eingebettet sind, die die Funktionsbereiche des Fingers bedeckt.

Durch Messen des Lichttransports zwischen jedem Sender und Empfänger kann ein sehr reichhaltiger Signaldatensatz erhalten werden, der sich als Reaktion auf eine Verformung des Fingers aufgrund einer Berührung ändert. Rein datengesteuerte Deep-Learning-Methoden können nützliche Informationen aus den Daten extrahieren, einschließlich Kontaktort und aufgebrachter Normalkraft, ohne dass analytische Modelle erforderlich sind. Das Ergebnis ist ein vollständig integrierter, sensorisierter Roboterfinger mit einer geringen Anzahl von Drähten, der mit zugänglichen Herstellungsmethoden hergestellt und für eine einfache Integration in geschickte Hände entwickelt wurde.

Zwei Aspekte der zugrunde liegenden Technologie werden kombiniert, um die neuen Ergebnisse zu ermöglichen. Zunächst nutzen die Forscher Licht, um Berührungen zu erfassen. Unter der „Haut“ des Fingers befindet sich eine Schicht aus durchsichtigem Silikon, in die mehr als 30 LEDs leuchten. Der Finger hat auch mehr als 30 Fotodioden, die messen, wie das Licht herumprallt. Immer wenn der Finger etwas berührt, verformt sich seine Haut, sodass sich Licht in der transparenten Schicht darunter bewegt. Die Forscher messen, wie viel Licht von jeder LED zu jeder Diode geht, und erhalten am Ende fast 1.000 Signale, die jeweils Informationen über den hergestellten Kontakt enthalten. Da Licht auch in einem gekrümmten Raum abprallen kann, können diese Signale eine komplexe 3D-Form wie eine Fingerspitze abdecken.

Zweitens entwarf das Team diese Daten für die Verarbeitung durch maschinelle Lernalgorithmen. Da es so viele Signale gibt, die sich alle teilweise überlappen, sind die Daten zu komplex, um von Menschen interpretiert zu werden. Glücklicherweise können aktuelle Techniken des maschinellen Lernens lernen, die Informationen zu extrahieren, die den Forschern wichtig sind:wo der Finger berührt wird, was den Finger berührt, wie viel Kraft ausgeübt wird usw.

Darüber hinaus baute das Team den Finger so, dass er und andere auf Roboterhände gesetzt werden können. Die Integration des Systems in eine Hand ist einfach:Der Finger sammelt fast 1.000 Signale, benötigt aber nur ein 14-adriges Kabel, das ihn mit der Hand verbindet, und es ist keine externe Elektronik erforderlich. Die Forscher haben zwei geschickte Hände (die Objekte greifen und manipulieren können), die mit diesen Fingern ausgestattet sind – eine hat drei Finger und die andere vier. Das Team wird diese Hände verwenden, um geschickte Manipulationsfähigkeiten basierend auf taktilen und propriozeptiven Daten zu demonstrieren.

Sehen Sie sich den Finger hier auf Tech Briefs TV in Aktion an. Wenden Sie sich für weitere Informationen an Holly Evarts unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann.; 212-854-3206 .