Digit от Facebook — это недорогой тактильный датчик для рук робота

В препринт технический документ опубликованные ранее в этом году, исследователи Facebook предлагают цифранедорогой, компактный, тактильный датчик с высоким разрешением, предназначенный для решения сложной задачи захвата руками робота. Устройство Digit разработано так, чтобы его можно было монтировать на роботизированные руки с несколькими пальцами, и соавторы утверждают, что оно обеспечивает повышенную долговечность и более воспроизводимый производственный процесс по сравнению с другими датчиками на рынке.

Несмотря на десятилетия исследований, универсальные манипуляции с руками остаются нерешенной проблемой в робототехнике. Одним из факторов, способствующих этому, является сложность определения контактных сил, которая имеет решающее значение для управления взаимодействиями в окружающей среде, поскольку она обеспечивает естественный и прямой способ измерения сил. По словам исследователей, Digit выполняет это зондирование с помощью небольшого модульного форм-фактора и процесса сборки, который снижает затраты — отдельный датчик стоит примерно 15 долларов США при изготовлении партии из 1000 штук — и потенциально поддерживает крупномасштабное производство.

Цифра размером 20 x 27 x 18 миллиметров и весом около 20 грамм имеет пластиковый корпус с корпусом из трех частей, который подходит как для 3D-печати, так и для литья под давлением. Камера и гель крепятся к корпусу с помощью соединений «пресс-посадка», так что любой один компонент может быть заменен, а корпус может быть заменен для обеспечения различных фокусных расстояний объектива. Кроме того, эластомерные материалы под поверхностью контакта датчика могут быть заменены винтом, позволяющим заменять эластомеры для конкретных задач — например, материалы с твердостью и непрозрачностью, настроенные на требуемую чувствительность и силы.

Вверху: датчик Digit, фиксирующий визуальные характеристики различных объектов.

Изображение предоставлено: Facebook

Digit упаковывает внутреннюю электронику, которая управляет характеристиками камеры, освещением и захватом видео, измеряя лишь немного больше, чем кончик пальца человека (7 сантиметров в квадрате). Три светодиода RGB обеспечивают освещение на поверхности эластомерного геля, который также был изготовлен по индивидуальному заказу с использованием трехэтапного процесса производства кремний-акрилового стекла, который уравновешивает прочность и чувствительность. Исследователи говорят, что в ходе испытаний гель Digit пропускал 767 люкс (показатель интенсивности освещения) по сравнению с 17 и 16 люксами сторонних гелей, соответственно, даже после 15 циклов в машине, предназначенной для нанесения ссадин.

VB Transform 2020 онлайн — 15-17 июля Присоединяйтесь к ведущим руководителям AI: Зарегистрироваться на бесплатный прямой эфир,

В ходе отдельного эксперимента, нацеленного на измерение производительности манипуляции с Digit, исследователи поставили задачу роботу Allegro, оснащенному датчиками Digit, удерживать стеклянный мрамор между большим и средним пальцами и манипулировать им, а также перемещать мрамор в определенные места. В начале каждого испытания мрамор поднимался металлической подставкой, установленной на линейном двигателе, и роботизированная рука Сойера выполняла запрограммированное движение, чтобы поднять мрамор. В этот момент рука Аллегро, которая была прикреплена к руке Сойера, должна была научиться катать пальцами по мрамору, моделируя динамику скольжения и деформации при различных уровнях давления.

Чтобы разработать динамическую модель, исследователи собрали данные 4800 испытаний, в ходе которых пальцы беспорядочно двигались по мрамору в течение 10 секунд, а камеры Digit записывали видео. После этого они обучили другую модель обнаружению ключевых точек в мраморе, представляющих факторы вариации во входных данных, которые они использовали для создания системы планировщика, которая перемещает мрамор к заданной целевой позиции, не опуская его и не нажимая слишком сильно.

Цифровой датчик Facebook

Вверху: датчик Digit на Facebook, встроенный в роботизированную руку.

Изображение предоставлено: Facebook

Исследователи сообщают, что в течение 50 испытаний рука сбрасывала мрамор примерно в 25% случаев. Однако они связывают это с неточностями планирования и шумными данными, в отличие от недостатков в дизайне Digit.

«Тактильные ощущения являются важным компонентом навыков манипуляции на уровне человека для роботов», — написали соавторы. «Мы считаем, что Digit — это шаг вперед в разработке универсальных тактильных датчиков, которые могут быть произведены серийно и широко внедрены в сообществе роботов для достижения навыков манипуляции на уровне человека».

Производственные файлы для пластикового корпуса, геля и электроники Digit находятся на GitHub, а также бинарная прошивка для программирования и Python интерфейс, В дальнейшей работе исследовательская группа намеревается дополнительно миниатюризировать форм-фактор Digit и разрабатывать новые датчики с изогнутыми, всенаправленными сенсорными полями.

Интересно, что цифра Facebook идет по пятам два поисковых работает в области робототехники в Лаборатории информатики и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института. Один из них основан на существующих исследованиях, в которых используется конусообразная структура в стиле оригами, предназначенная для разрушения объектов, в то время как другой дает роботу-захватчику более тонкие, похожие на человека ощущения в виде светодиодов и двух камер.



Источник: Digit от Facebook — это недорогой тактильный датчик для рук робота


Обратная ссылка при копировании статьи: Digit от Facebook — это недорогой тактильный датчик для рук робота

Leave a comment