سنسور لمسی ارزان قیمت رمان اجازه می دهد تا روبات ها احساس کنند

با کمک یادگیری ماشین ، محققان ETH سنسور لمسی جدید و در عین حال کم هزینه را تولید کرده اند. سنسور توزیع نیرو را در وضوح بالا و با دقت بسیار بالا اندازه گیری می کند ، و بازوهای روبات را قادر می سازد تا اشیاء حساس یا شکننده را درک کنند.

انسان ها در چیدن اشیاء شکننده یا لغزنده با دست ما مشکلی ندارند. احساس لمس ما به ما این امکان را می دهد تا احساس کنیم که آیا موضوعی محکم روی جسم داریم یا می خواهیم انگشتانمان را بکشیم ، بنابراین می توانیم قدرت گرفتن خود را بر این اساس تنظیم کنیم. بازوهای گیربکس روبات وظیفه چیدن اشیاء شکننده یا لغزنده یا دارای سطح پیچیده ای هستند همچنین به این نوع بازخورد نیاز دارند.

محققان روباتیک در ETH زوریخ در حال حاضر یک سنسور لمسی ایجاد کرده اند که می تواند در چنین نمونه ای به کار آید - و آنچه را که آنها می دانند گامی مهم در جهت "پوست رباتیک" باشد نشان می دهد. همانطور که مهندسین خاطرنشان می کنند ، طراحی بسیار ساده سنسور ، تولید آن را ارزان می کند. در اصل ، این شامل یک "پوست" سیلیکونی الاستیک با میکروبیدهای پلاستیکی رنگی و یک دوربین معمولی می باشد که در قسمت زیرین قرار گرفته است.

اندازه گیری با استفاده از ورودی صرفاً نوری

این سنسور مبتنی بر بینایی است: هنگامی که با یک جسم تماس برقرار می شود ، یک تورفتگی در پوست سیلیکون ظاهر می شود. این الگوی میکروبیدها را که توسط لنز fisheye در قسمت پایین سنسور ثبت شده است ، تغییر می دهد. از آن تغییرات در الگوی ، می توان توزیع نیرو روی سنسور را محاسبه کرد .

کارول سفرازا می گوید: "سنسورهای معمولی نیروی اعمال شده را تنها در یک نقطه واحد ثبت می کنند. در مقابل ، پوست رباتیک ما به ما امکان می دهد بین چندین نیرو که در سطح سنسور عمل می کنند ، تمایز قائل شویم و آنها را با درجه و وضوح و دقت بالایی محاسبه کنیم." او دانشجوی دکترا در این گروه است که به رهبری رافائلو D'Andrea ، استاد سیستم و کنترل پویا در ETH زوریخ برگزار می شود. سفرازا می گوید: "ما حتی می توانیم هدفی را که یک نیرو در آن عمل می کند تعیین کنیم." به عبارت دیگر ، محققان می توانند نه تنها نیروهایی که فشار عمودی بر حسگر دارند بلکه نیروهای برشی را نیز شناسایی کنند که بعداً عمل می کنند.

نمونه اولیه سنسور لمسی. اعتبار: ETH زوریخ
توسعه داده محور

برای محاسبه اینکه نیروها میکروبیدها را به کدام جهت سوق می دهند ، مهندسان از مجموعه کاملی از داده های تجربی استفاده می کنند: در تست هایی که از طریق کنترل ماشین بصورت استاندارد انجام شد ، انواع مختلفی از تماس با سنسور را بررسی کردند. آنها قادر به کنترل دقیق و منظم محل تماس ، توزیع نیرو و اندازه تماس شیء بودند. محققان با کمک یادگیری ماشین چندین هزار مورد از تماس را ضبط کردند و دقیقاً با تغییرات در الگوی مهره مطابقت داشتند.

 
باریکترین نمونه حسگر که تاکنون ساخته اند 1.7 سانتی متر ضخامت دارد و سطح اندازه گیری 5 x 5 سانتی متر را پوشش می دهد. با این حال ، محققان در حال تلاش برای استفاده از همین تکنیک برای تحقق سطح حسگرهای بزرگتر هستند که به چندین دوربین مجهز هستند و در نتیجه می توانند اشیاء از شکل پیچیده را نیز تشخیص دهند. علاوه بر این ، آنها قصد دارند این سنسور را نازک تر کنند — آنها معتقدند با استفاده از فن آوری موجود می توان به ضخامت فقط 0.5 سانتی متر دست یافت.

رباتیک ، ورزش و واقعیت مجازی

از آنجا که سیلیکون الاستیک بدون لغزش است و سنسور می تواند نیروهای برشی را اندازه گیری کند ، برای استفاده در بازوهای گیربند ربات مناسب است. Sferrazza توضیح می دهد: "هنگامی که یک شی از یک بازوی از خطر خارج شود ، حسگر تشخیص می دهد تا بتواند قدرت گرفتن خود را تنظیم کند."