Созданы роботизированные пальцы со сверхточным чувством прикосновения

Инженеры Columbia первыми продемонстрировали роботизированный палец с высокоточным чувством прикосновения к сложной, изогнутой поверхности. Об этом сообщено в журнале IEEE/ASME Transactions on Mechatronics.

Исследователи из Columbia Engineering объявили, что они создали новый тип роботизированных пальцев с высокоточным чувством осязания. Их палец может локализовать прикосновение с очень высокой точностью до <1 мм по большой, изогнутой поверхности, что очень похоже на человека.

Существующие методы построения сенсорных датчиков оказались сложными для интеграции в пальцы робота из-за множества проблем, в том числе из-за сложности покрытия многоугольных поверхностей, большого количества проводов или из-за сложности установки датчиков в маленькие кончики пальцев, что не позволяет использовать их как ловкие руки, чувствующие прикосновения. Команда Columbia Engineering разработала новый подход: новое использование перекрывающихся сигналов от излучателей и приемников света, встроенных в прозрачный волноводный слой, который покрывает функциональные области пальца.

Измеряя перенос света между каждым излучателем и приемником, они показали, что можно получить очень богатый набор данных от сигнала, который изменяется в ответ на деформацию пальца в результате прикосновения. Затем они продемонстрировали, что методы глубокого обучения, основанные исключительно на данных, могут извлекать полезную информацию из данных, включая местоположение контакта и приложенную нормальную силу. Их конечный результат — полностью интегрированный сенсорный роботизированный палец с небольшим количеством проводов, созданный с использованием доступных методов производства и предназначенный для легкой интеграции в роботизированные руки.

Так выглядят робопальцы со сверхточными датчиками прикосновений

В этом проекте исследователи используют свет для ощущения прикосновения. Под «кожей» у их пальца есть слой из прозрачного силикона, в который они вставили более 30 светодиодов. Палец также имеет более 30 фотодиодов, которые измеряют, как свет отражается вокруг. Всякий раз, когда палец касается чего-либо, его кожа деформируется, поэтому свет перемещается в прозрачном слое под ним. Измеряя, сколько света идет от каждого светодиода к каждому диоду, исследователи получают около 1 000 сигналов, каждый из которых содержит некоторую информацию о соприкосновении. Поскольку свет может также отражаться в искривленном пространстве, эти сигналы могут покрывать сложную трехмерную форму, например, кончик пальца. Человеческий палец, для сравнения, обеспечивает невероятно богатую контактную информацию — более 400 крошечных сенсорных датчиков на каждый квадратный сантиметр кожи.

Команда также разработала обработку данных с помощью алгоритмов машинного обучения. Поскольку существует так много сигналов, все они частично перекрывают друг друга, поэтому данные слишком сложны, чтобы их могли интерпретировать люди. К счастью, современные методы машинного обучения могут извлекать информацию, которая волнует исследователей: где касаются пальца, что касается пальца, какое усилие прикладывается и тому подобное.

Кроме того, команда создала палец, чтобы его можно было надеть на руки робота. Интегрировать систему в руку очень просто: благодаря этой новой технологии палец собирает почти 1 000 сигналов, но ему нужен только 14-проводной кабель, соединяющий его с рукой, и он не требует сложной встроенной электроники. У исследователей уже есть две ловкие руки (способные захватывать и манипулировать объектами) в своей лаборатории, оснащенные этими пальцами. Одна рука имеет три пальца, а другая — четыре. В ближайшие месяцы команда будет использовать эти руки, чтобы попытаться продемонстрировать ловкие манипуляционные способности, основанные на тактильных и проприоцептивных данных.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Цифровые лидеры нового времени: объявлены лауреаты ежегодной Премии Digital Leaders-2025
Новости
Древнейший «арт-объект» неандертальцев с отпечатком автора, нашли в Испании
Наука
На Урале разработали сверхпрочное покрытие для защиты авиадвигателей
Наука
Сверхтонкая линза делает видимым инфракрасное излучение
Наука
Новый закон об иностранных мессенджерах вступил в силу в России
Новости
Больше миллиона Гбит в секунду: японцы побили рекорд скорости передачи данных по оптоволокну
Новости
Хаос во благо: физики создали новый инструмент для квантового мира
Наука
Hugging Face выпустила недорогих человекоподобных роботов с открытым кодом
Новости
Китайский аккумулятор для электромобиля выдержал наезд 36-тонного танка
Новости
Воспитанники детских домов изучат основы работы с нейросетями
Новости
Четвероногий робот из Цюриха научился играть в бадминтон с людьми
Новости
В MIT раскрыли механизм набора веса из-за жирной пищи и как обратить его вспять
Наука
60 000 лет рядом: ученые выяснили, кто стал первым паразитом человека
Наука
Ректора Университета Иннополис избрали членом-корреспондентом РАН
Иннополис
В Корее робопса научили паркуру и бегу по стенам: посмотрите, что он может
Новости
Древний череп «человека-муравья» нашли в Аргентине
Наука
На селфи марсохода попал неожиданный объект: его заметили не сразу
Космос
Посмотрите на двух морских коньков, которых застукали за «поцелуем» в океане
Наука
Почти 10 000 роутеров Asus тайно заразили: как проверить свой и защититься
Новости
Ракета будет доставлять товары с AliExpress за час по всему миру: ее испытали в Китае
Новости