انگشتان روباتیک با احساس لمس فوق العاده دقیق ساخته شد

مهندسان کلمبیایی اولین کسانی بودند که انگشت روباتیکی با حساسیت بالای لمس روی سطح پیچیده و منحنی را ایجاد کردند. این در ژورنال IEEE / ASME Transactions on Mechatronic گزارش شده است.

 

محققان کلمبیایی اعلام کردند که نوع جدیدی از انگشتان روباتیک را با حس لمس با دقت بالا ایجاد کرده اند. فناوری جدید در انگشت روباتیکی آنها می تواند لمس را با دقت بسیار زیاد تا <1 میلی متر بر روی یک سطح بزرگ و خمیده انجام دهد ، که بسیار شبیه دست انسان است.

 

به نظر می رسد روشهای موجود برای ساخت سنسورها به دلیل وجود بسیاری از مشکلات از جمله مشکل در پوشش سطوح چند ضلعی ، تعداد زیاد سیمها یا مشکل در نصب سنسور در نوک انگشتان کوچک ، تلفیق در انگشتان ربات کار دشواری است. تیم مهندسی کلمبیا یک رویکرد جدید را توسعه داده است: دستهای چابکی که لمس می کنند.استفاده جدید از سیگنال ها با هم تداخل دارند از فرستنده ها و آشکارسازهای نور تعبیه شده در یک لایه موج بر شفاف که نواحی عملکردی انگشت را در بر می گیرد.

 

آنها با اندازه گیری میزان انتقال نور بین هر یک از گیرنده ها، نشان دادند که مجموعه ای از اطلاعات بسیار غنی از سیگنالی حاصل می شود که در پاسخ به تغییر شکل انگشت در نتیجه لمس تغییر می کند. آنها سپس نشان دادند كه روشهای يادگيری عميق مبتنی بر داده ها می توانند اطلاعات مفيدی را از داده ها از جمله محل تماس و قدرت طبيعی به دست آورند. نتیجه نهایی آنها یک انگشت کاملاً حساس به لمس  با تعداد کمی سیم است که با استفاده از روشهای تولید موجود ایجاد شده و برای ادغام آسان در دستان روباتیک طراحی شده است.

اینگونه است که انگشتان روباتیک با سنسورهای لمسی بسیار دقیق به نظر می رسند

 

در این پروژه محققان از نور برای احساس لمس استفاده می کنند. در زیر "پوست" ، انگشت آنها لایه‌ای از سیلیکون شفاف دارد که در آن بیش از 30 LED قرار داده شده است. این انگشت همچنین دارای بیش از 30 نور است که میزان نور را در اطراف خود بازتاب می دهد. هر وقت انگشت چیزی را لمس کند ، پوست آن تغییر شکل می یابد ، بنابراین نور در لایه ای شفاف در زیر آن حرکت می کند. محققان با اندازه گیری میزان نور از هر LED به هر دیود ، حدود 1000 سیگنال دریافت می کنند که هرکدام حاوی اطلاعاتی در مورد تماس هستند. از آنجا که نور نیز می تواند در فضاهای خمیده منعکس شود ، این سیگنال ها می توانند شکل سه بعدی پیچیده را مانند نوک انگشت و با مقایسه انگشت انسان ، تشخیص دهند

 

تیم همچنین پردازش داده ها را با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین توسعه داده اند. از آنجا که تعداد زیادی سیگنال وجود دارد ، همه آنها تا حدی با هم همپوشانی دارند ، بنابراین داده ها برای تفسیر افراد بسیار پیچیده هستند. خوشبختانه روشهای نوین یادگیری ماشینی می توانند اطلاعاتی را مورد نگرانی محققان انجام دهند: جایی که انگشت لمس می شود، چه نوع تلاشی اعمال می شود و موارد مشابه.

 

علاوه بر این ، این تیم انگشتی را ایجاد کرده است که می توان آن را روی دست ربات قرار داد. ادغام سیستم در دست بسیار ساده است: به لطف این فناوری جدید ، انگشت تقریباً هزار سیگنال جمع می کند ، اما تنها به یک کابل با 14 سیم نیاز دارد که آن را به دست متصل می کند ، و نیازی به الکترونیک پیچیده یکپارچه نیست. محققان در حال حاضر دو دست ربایتک که قادر به گرفتن و دستکاری اجسام است را در آزمایشگاه خود دارند که مجهز به این انگشتان هستند. یک دست سه انگشت دارد و دست دیگر چهار  انگشت دارد. در ماه های آینده ، این تیم از این دست ها استفاده می کند تا سعی کند توانایی های دستکاری هوشمندانه را بر اساس داده های لمسی و اختصاصی نشان دهد.