ロボットの掘り出し指が埋もれたアイテムを感知する

ビーチで何かを失った？ MITの「DiggerFinger」が砂や砂利を掘って埋められた物体を検出します。

触覚センシングを備えた、細くて指のようなデバイスは、いつかロボットアームに取り付けられ、地下ケーブルや爆発物を見つけるために使用される可能性があります。

MITチームの研究は、次回の実験ロボット工学に関する国際シンポジウムで発表されます。 。

砂や粗粒米に含まれるさまざまな3D印刷物を検出するために、MITのコンピューター科学人工知能研究所（CSAIL）のチームは、GelSight 、2017年に建てられました。

オリジナルの（そしてかさばる）GelSightは、反射膜で覆われた透明なゲルを特徴としており、オブジェクトがそれに押し付けられると変形します（上のビデオの変形の例を参照してください ）。 3色のLEDライトとカメラがセンサーの後ろにあります。

カメラがメンブレンの反射パターンを収集している間、ライトはゲルを通してメンブレンを照らします。次に、コンピュータビジョンアルゴリズムが、柔らかい指がオブジェクトに触れる接触領域の3D形状を抽出します。

ロボットのディガーフィンガーに合うようにGelSightセンサーのサイズを縮小するために、MITチームは新しい設計から始めました。研究者は構造をより円筒形にし、先端を斜角にしました。

次に、エンジニアはLEDライトの3分の2を青色LEDと色付き蛍光塗料の組み合わせに交換しました。最終結果：約2平方センチメートルの触覚感知膜を備えた指先サイズのデバイス。

チームは機械的振動を使用して米と砂を「流動化」させ、ディガーが粒子の粗い物質が機械を詰まらせることなく掘ることができるようにしました。

マサチューセッツ工科大学のコンピューター科学人工知能研究所（CSAIL）のポスドクであるRadhen Patelは、次のように述べています。> 。 「振動モーターをさまざまな動作電圧で動作させたため、振動の振幅と周波数が変化しました。」

発明者によると、閉じ込められた砂は米よりも取り除くのが困難でしたが、穀物のサイズが小さいため、ディガーフィンガーはターゲットオブジェクトの一般的な輪郭を感知できました。

Patelは、オペレーターは「メディアの種類と粒子のサイズと形状に応じて」さまざまな設定に合わせてDiggerFingerのモーションパターンを調整する必要があると述べています。

以下の短いQ＆Aで、Patelは Tech Briefsに語っています。 彼のチームがさまざまなメディアをナビゲートするDiggerFingerの機能を最適化する方法を計画しています。

技術概要 ：ロボットの指は人間のような触覚を持つことができますか？

ラデンパテル ：人間の触覚は非常に次元的です。これは、さまざまな速度と解像度で動作する、いくつかのタイプのセンシングモダリティで構成されています。驚くべきことに、それらのセットだけが実際に特定のタスクのセットに使用されます。常にすべてを使用しているわけではありません。そのため、特定のタスクのために処理する必要のある、気が散るような情報がたくさんあります。

ロボットの指も、たとえば、雑然とした空間に手を伸ばしたり、オブジェクトを配置したりするときに、触覚を介して無関係な情報を常に感知します。埋もれた物体を見つけることに関して、「気を散らす情報」は当然、物体が埋もれている指先の粒状媒体粒子の感覚です。

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技術概要 ：テクノロジーの観点から、Digger Fingerは、たとえば岩や米の塊からターゲットオブジェクトをどのように「認識」しますか？

ラデンパテル ：画像データ[ディガーフィンガー内のカメラからのRGB画像]で深層学習モデル（畳み込みニューラルネットワーク）をトレーニングし、米と砂の塊の中から対象物を特定または分類しました。

技術概要 ：この設計は、以前のロボットによる捜索救助ロボットの代替案と特にどのように異なりますか？

ラデンパテル ：ディガーフィンガーの重要なコンポーネントには、カメラ、照明システム（LEDと蛍光塗料）、ミラー、片側が透明で反対側が反射塗料のゲル膜、透明な円筒形のウェッジコアが含まれます。上記のすべてのコンポーネントを保持するアクリルの。

Digger Fingerの現在の設計は、既存の捜索救助ロボットのアドオンであり、付属肢が狭いスペースに入り、細かい解像度で接触を認識できるようにするものと考えています。

技術概要 ： 次は何ですか？このディガーフィンガーで何に取り組みますか？

ラデンパテル ：まだやらなければならないことがたくさんあります。設計面では、特にゲル膜での掘削プロセスに起因する摩耗に対して、ディガーフィンガーをより堅牢にしたいと考えています。また、触覚付属肢として複数のディガーフィンガーを備えたグリッパーを設計し、埋もれた物体をより適切に識別して操作するためのさまざまな触覚探索戦略を探索したいと考えています。

技術概要 ：Dig​​ger Fingerの使用方法を考えると、どのアプリケーションが最もエキサイティングですか？

ラデンパテル ：最もエキサイティングなアプリケーションとして、雑然としたスペースで連絡先を識別して識別することができます。これには、地下に埋められている爆発物の武装解除や、食料品の袋などの雑然としたスペースに物を拾い上げて配置することが含まれます。

この研究の追加の研究者には、CSAIL博士課程の学生であるBranden Romero、ハーバード大学博士課程の学生であるNancy Ouyang、およびCSAILのジョンアンドドロシーウィルソン教授で脳認知科学部門のEdwardAdelsonが含まれていました。

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