Jari Penggali Robot Merasakan Benda Terkubur

Kehilangan sesuatu di pantai? "Jari Penggali" dari MIT menggali pasir dan kerikil untuk mendeteksi objek yang terkubur.

Dilengkapi dengan sensor taktil, perangkat ramping seperti digit ini suatu hari nanti dapat dipasang pada lengan robot dan digunakan untuk melihat kabel bawah tanah atau bahkan bahan peledak.

Penelitian dari tim MIT akan dipresentasikan pada Simposium Internasional berikutnya tentang Robotika Eksperimental .

Untuk mendeteksi berbagai objek cetak 3D di pasir dan beras berbutir kasar, tim di Laboratorium Ilmu Komputer dan Kecerdasan Buatan (CSAIL) MIT melangsingkan sensor taktil mereka yang disebut GelSight , dibangun pada tahun 2017.

GelSight asli (dan lebih besar) menampilkan gel bening yang ditutupi dengan membran reflektif yang berubah bentuk saat benda menekannya (lihat contoh deformasi dalam video di atas ). Tiga warna lampu LED dan kamera berada di belakang sensor.

Lampu bersinar melalui gel dan ke membran, sementara kamera mengumpulkan pola refleksi membran. Algoritme penglihatan komputer kemudian mengekstrak bentuk 3D dari area kontak tempat jari lembut menyentuh objek.

Untuk mengurangi ukuran sensor GelSight agar sesuai dengan Jari Penggali robot, tim MIT memulai dengan desain baru:Para peneliti membuat struktur lebih silindris, dan dengan ujung miring.

Kemudian, para insinyur mengganti dua pertiga lampu LED dengan kombinasi LED biru dan cat fluorescent berwarna. Hasil akhirnya:perangkat seukuran ujung jari dengan membran penginderaan taktil sekitar 2 sentimeter persegi.

Tim menggunakan getaran mekanis untuk membantu "mencairkan" beras dan pasir sehingga Penggali dapat menggali tanpa ada bahan kasar yang menyumbat mesin.

“Kami ingin melihat bagaimana getaran mekanis membantu menggali lebih dalam dan melewati kemacetan,” kata Radhen Patel, seorang postdoc di Laboratorium Ilmu Komputer dan Kecerdasan Buatan (CSAIL) MIT . “Kami menjalankan motor getar pada voltase operasi yang berbeda, yang mengubah amplitudo dan frekuensi getaran.”

Pasir yang terperangkap lebih sulit dibersihkan daripada beras, menurut penemunya, meskipun ukuran butiran yang kecil berarti Jari Penggali masih bisa merasakan kontur umum objek target.

Patel mengatakan bahwa operator harus menyesuaikan pola gerakan Jari Penggali untuk pengaturan yang berbeda “bergantung pada jenis media dan ukuran serta bentuk butiran”.

Dalam Tanya Jawab singkat di bawah ini, Patel memberi tahu Ikhtisar Teknologi bagaimana timnya berencana untuk mengoptimalkan kemampuan Digger Finger untuk menavigasi berbagai media.

Ringkasan Teknologi :Bisakah jari robot memiliki indera peraba seperti manusia?

Radhen Patel :Rasa sentuhan manusia sangat dimensional. Ini terdiri dari beberapa jenis modalitas penginderaan, beroperasi pada kecepatan dan resolusi yang berbeda. Hebatnya, hanya satu set dari mereka yang benar-benar digunakan untuk serangkaian tugas tertentu. Kami tidak menggunakan semuanya setiap saat. Jadi ada banyak informasi yang mengganggu yang harus diproses untuk tugas tertentu.

Jari-jari robot juga terus-menerus merasakan informasi asing melalui indera peraba mereka — misalnya saat meraih atau menempatkan objek di ruang yang berantakan. Dalam hal menemukan objek yang terkubur, "informasi yang mengganggu" secara alami adalah perasaan partikel media granular di ujung jari tempat objek dikubur.

Lebih Banyak Robotik dan Sensor di Ringkasan Teknologi

Sistem navigasi dari UC San Diego memandu robot melewati area tersibuk di rumah sakit:Departemen Darurat.

Kaki exoskeleton baru dapat "berpikir" dan membuat keputusan kontrol sendiri menggunakan teknologi kecerdasan buatan (AI) yang canggih.

Sensor yang dapat dikenakan mendeteksi gas beracun, dengan hologram.

Ringkasan Teknologi :Dari perspektif teknologi, bagaimana Jari Penggali “mengetahui” objek target dari, katakanlah, batu, atau segumpal beras?

Radhen Patel :Kami melatih model pembelajaran mendalam (jaringan saraf convolutional) pada data gambar [gambar RGB dari kamera di dalam Jari Penggali] untuk mengidentifikasi atau mengklasifikasikan objek target di antara gumpalan beras dan pasir.

Ringkasan Teknologi :Bagaimana desain ini sangat berbeda dari alternatif robot pencari dan penyelamat robot sebelumnya?

Radhen Patel :Komponen penting Jari Digger termasuk kamera, sistem penerangan (LED dan cat florescent), cermin, membran gel yang transparan dari satu sisi dan memiliki cat reflektif di sisi lain, dan inti baji silinder transparan yang dibuat dari akrilik yang menampung semua komponen di atas.

Kami melihat desain Jari Penggali kami saat ini sebagai tambahan untuk robot pencari dan penyelamat yang ada yang akan memungkinkan pelengkap mereka memasuki ruang sempit dan merasakan kontak pada resolusi yang bagus.

Ringkasan Teknologi :Apa berikutnya? Apa yang akan Anda kerjakan dengan Jari Penggali ini?

Radhen Patel :Masih banyak pekerjaan yang harus diselesaikan. Di sisi desain, kami ingin membuat Jari Digger lebih kuat terhadap abrasi akibat proses penggalian, terutama pada membran gel. Kami juga ingin merancang gripper dengan beberapa Jari Penggali sebagai pelengkap taktil dan menjelajahi berbagai strategi eksplorasi taktil untuk mengidentifikasi dan memanipulasi objek terkubur dengan lebih baik.

Ringkasan Teknologi :Aplikasi apa yang paling menarik bagi Anda, ketika Anda memikirkan bagaimana Jari Penggali dapat digunakan?

Radhen Patel :Kami menemukan mengidentifikasi dan membedakan kontak di ruang yang berantakan sebagai aplikasi yang paling menarik. Ini termasuk melucuti bahan peledak yang terkubur di bawah tanah atau mengambil dan meletakkan benda-benda di tempat yang berantakan seperti tas belanjaan.

Peneliti tambahan dalam penelitian ini termasuk mahasiswa PhD CSAIL Branden Romero, mahasiswa PhD Universitas Harvard Nancy Ouyang, dan Edward Adelson, Profesor Ilmu Visi John dan Dorothy Wilson di CSAIL dan Departemen Ilmu Otak dan Kognitif.

Bagaimana menurutmu? Bagikan pertanyaan dan komentar Anda di bawah.