革新的触覚ロボット指、盲点なしで<1mm触覚定位を実現

研究者たちが、触覚を持つ新タイプのロボット指を開発しました。この指は、人間の指と同様に、大きな多曲面上で非常に高精度（<1mm）で触覚位置を特定できます。

現在のタッチセンサー構築手法は、多曲面への被覆困難、配線数多大、小さな指先への収まり困難など複数課題があり、巧緻手への使用を妨げてきました。新手法は、指の機能領域を覆う透明導波路層に埋め込まれた光エミッターとレシーバーからの重なり合う信号を使用します。

全エミッターとレシーバー間の光伝送を測定することで、触覚による指変形に応じて変化する非常に豊富な信号データセットを取得可能。純粋なデータ駆動型ディープラーニング手法で、解析モデル不要で、接触位置と印加垂直力など有用情報を抽出できます。結果、低配線数で、アクセス可能な製造法で構築され、巧緻手への容易な統合を設計された、完全統合型センサー搭載ロボット指が実現しました。

2つの鍵技術の融合

基盤技術の2側面が新成果を可能にしました。第一に、光で触覚を検知します。「皮膚」下に透明シリコーン層があり、30個以上のLEDから光を照射。また30個以上のフォトダイオードで光の跳ね返りを測定。指が何かに触れると皮膚が変形し、下層透明層内で光がシフトします。全LEDから全ダイオードへの光伝達量を測定することで、約1,000信号を得られ、各々が接触情報を一部含みます。光は曲がった空間でも跳ね返るため、指先のような複雑3D形状もカバー可能です。

第二に、このデータを機械学習アルゴリズムで処理するよう設計。信号数が多く、全てが部分的に重なり合うため、人間が解釈するには複雑すぎます。幸い、現在の機械学習技術で、研究者たちが関心ある情報——指のどこが触れられているか、何が触れているか、どれくらいの力が加わっているか——を抽出学習可能です。

ロボットハンドへの統合容易性

さらに、この指をロボットハンドへ搭載可能に構築。指は約1,000信号を収集しますが、ハンドへの接続は14線ケーブルのみで、オフボードエレクトロニクス不要。研究者たちは2つの巧緻手（物体把持・操作可能）へこれら指を装着中——片方3指、もう片方4指。触覚と固有感覚データに基づく巧緻操作能力をこれらハンドで実証予定です。

Tech Briefs TVで指の動作をご覧ください。詳細問い合わせ：ホリー・エバーツ（メールアドレスはスパムボットから保護されています。表示にはJavaScriptが必要です）；212-854-3206。

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