Dotykowy palec robota. Chwytaki z czujnikami dotykowymi.

Opracowanie ludzkiego dotyku było wyzwaniem dla producentów robotów i oprzyrządowania. Naukowcy z Columbia Engineering niedawno poinformowali, że stworzyli palec robota, który może precyzyjnie lokalizować dotyk na dużej, nieregularnej powierzchni.

Columbia Engineering ma ponad 220 wydziałów i jest częścią Columbia University.

Dotykowe palce robota z czujnikami.

Obecne metody budowania czujników dotykowych okazały się trudne do zintegrowania z palcami robota z powodu wielu wyzwań, w tym trudności w pokryciu nieregularnych powierzchni, dużej liczby przewodów lub trudności z dopasowaniem się do małych palców, co uniemożliwia użycie zręcznych i precyzyjnych dłoni.

Zespół Columbia Engineering zastosował nowe podejście: wykorzystał nakładające się sygnały z nadajników światła i odbiorników osadzonych w przezroczystej warstwie falowodu pokrywającej obszary funkcjonalne palca. Takie chwytak – dotykowy palec robota, zdecydowanie pozwolą na szerokie zastosowanie.

Czujniki dotykowe robota, które działają mierząc transport światła między każdym emiterem a odbiornikiem, naukowcy wykazali, że mogą uzyskać bardzo bogaty zestaw danych z sygnału, który zmienia się w odpowiedzi na deformację palca robota pod wpływem dotyku. Następnie wykazali, że metody głębokiego uczenia oparte wyłącznie na danych mogą uzyskać przydatne informacje z danych, w tym lokalizację kontaktu i przyłożoną siłę normalną, bez potrzeby stosowania modeli analitycznych.

Ostatecznym rezultatem jest w pełni zintegrowany, czujnikowy palec robota, o niskiej liczbie drutów, zbudowany przy użyciu dostępnych metod produkcji i zaprojektowany do łatwej integracji w zręcznych manipulatorach. Takie części do robotów będą stanowiły przyszłość robotyzacji.

Produkcja i sprzedaż palców robotów dotykowych

Dotykowe palce robotów na tym etapie produkowane są w następnej kolejności i składają się z :

  • szkielet drukowany w 3D,
  • elastyczna płytka drukowana,
  • przezroczysta warstwa silikonu,
  • odblaskowa skóra

„Od dawna istniała luka między samodzielnymi czujnikami dotykowymi a w pełni zintegrowanymi dotykowymi palcami – wyczucie dotykowe jest wciąż dalekie od wszechobecnego w manipulacjach robotami”, powiedział Matei Ciocarlie, profesor nadzwyczajny na wydziałach inżynierii mechanicznej i informatyki

Po pierwsze, w tym projekcie naukowcy wykorzystują światło do wyczuwania dotyku. Pod „skórą” palec robota ma warstwę wykonaną z przezroczystego silikonu, w którą świeciło światło z ponad 30 diod LED. Palec ma również ponad 30 fotodiod, które mierzą, jak odbija się światło. Ilekroć palec dotyka czegoś, jego skóra deformuje się, więc światło przesuwa się w przezroczystej warstwie pod spodem.

Mierząc, ile światła przechodzi z każdej diody LED do każdej diody, naukowcy otrzymali prawie 1000 sygnałów, z których każdy zawiera pewne informacje o nawiązanym kontakcie. Ponieważ światło może również odbijać się w zakrzywionej przestrzeni, sygnały te mogą obejmować złożony kształt 3D, taki jak opuszek palca.

Optyczny dotykowy palec robota. Po drugie, zespół zaprogramował te dane do przetwarzania za pomocą algorytmów uczenia maszynowego. Ponieważ jest tak wiele sygnałów, z których wszystkie częściowo się pokrywają, dane są zbyt złożone, aby mogły zostać zinterpretowane przez ludzi. Na szczęście obecne techniki uczenia maszynowego mogą nauczyć się wyodrębniać informacje, na których zależy badaczom: gdzie dotyka się palca, co dotyka palca, ile siły jest przykładanej itp.

czujniki dotykowe chwytakow robota

Zintegrowanie palców dotykowych z robotami.

Ponadto zespół zaprojektował palec w ten sposób, aby można go było umieścić na robotycznych ramionach różnych producentów. Zarówno robotów przemysłowych jak i robotów współpracujących. Zintegrowanie systemu z dłonią jest łatwe: dzięki tej nowej technologii palec zbiera prawie 1000 sygnałów, ale potrzebuje tylko 14-żyłowe kable łączące go z dłonią i nie potrzebuje złożonej elektroniki zewnętrznej.

Naukowcy mają już dwie zręczne chwytaki zdolne do chwytania i manipulowania przedmiotami w swoim laboratorium. Jeden jest wyposażony w trzy palce, a drugi cztery. W ciągu najbliższych miesięcy zespół użyje tych chwytaków, aby spróbować wykazać się sprawnością manipulacji na podstawie danych dotykowych.

Zdjęcia producenta

Marcin Budziński

Marcin Budziński

Od kilku lat interesuje się robotami przemysłowymi i cobotami oraz robotami usługowymi. Z zainteresowaniem obserwuję robotyzacje firm. Najbardziej ciekawią mnie - programowanie robotów - serwis robotów - części do robotów - sprzedaż robotów - roboty do wynajęcia