Bentuk Inovatif &Sistem Deteksi Kontak Meningkatkan Keamanan Robot Continuum
Institut Sains dan Teknologi Lanjutan Jepang, Ishikawa, Jepang
Ketika manusia menyentuh robot, robot mengubah gerakannya untuk menghindari tabrakan. (Gambar:Van Anh Ho dari JAIST)
Di alam, banyak organisme seperti gurita dengan tentakelnya yang fleksibel atau gajah dengan belalainya, menunjukkan ketangkasan yang luar biasa. Terinspirasi oleh struktur alami ini, para peneliti bertujuan untuk mengembangkan robot kontinum yang sangat fleksibel yang menawarkan ketahanan dan keamanan. Idealnya, robot kontinum dicirikan oleh banyak derajat kebebasan (DOF) dan jumlah sambungan, lebih dari yang dibutuhkan untuk sebagian besar tugas. Karakteristik ini memungkinkan mereka untuk menyesuaikan dan memodifikasi bentuknya secara dinamis, memungkinkan mereka menghindari rintangan dan situasi yang tidak terduga. Namun, gerakannya yang rumit membuat sulit untuk mengkarakterisasi bentuk dan geraknya.
Teknik analisis tradisional untuk mendapatkan solusi bagi masalah kinematik dan dinamis robot kontinum bergantung pada pemodelan yang kompleks, sehingga meningkatkan biaya komputasi. Sebagai alternatif, sensor fleksibel yang dibangun pada robot kontinum dapat digunakan untuk melacak bentuk dan pergerakannya, namun metode ini memerlukan banyak sensor beresolusi rendah, sehingga membuat sistem menjadi rumit. Solusi yang lebih menjanjikan adalah menggunakan modul penginderaan tunggal di ujung robot kontinum. Namun, penelitian sebelumnya dalam bidang ini sebagian besar berfokus pada postur robot dan tidak membahas deteksi kontak.
Untuk mengatasi kesenjangan ini, tim peneliti dari Jepang, yang dipimpin oleh Associate Professor Van Anh Ho dari Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST), mengembangkan sistem baru yang disebut ConTac. Sistem ini dapat memperkirakan bentuk dan kontak lengan robot dengan kulit lembut.
Menurut Dr. Ho, “Tujuan akhir dari sistem ini adalah untuk diterapkan pada robot kontinum, namun dalam penelitian ini, kami fokus pada persepsi menggunakan lengan robot yang diartikulasikan dan kulit lembut untuk verifikasi.” Tim tersebut terdiri dari mahasiswa program doktoral Tuan Tai Nguyen dan Quan Khanh Luu dari JAIST, serta Dr. Dinh Quang Nguyen dari universitas VNU-UET di Hanoi.
Sistem ConTac terdiri dari tulang punggung yang meniru pembengkokan robot kontinum, kulit lembut dengan spidol, kamera untuk mengamati deformasi kulit, model untuk bentuk dan penginderaan kontak pada kulit, dan sistem kontrol sadar kontak. Sistem ini dapat diterapkan pada unit ConTac atau robot lain dengan mekanisme dan bentuk yang sama tanpa kalibrasi apa pun.
Unit ConTac adalah lengan robot yang ditiru secara kontinum dengan tulang punggung dan kulit lembut. Para peneliti juga mengembangkan pengontrol berbasis masuk untuk sistem ini yang menggunakan informasi persepsi untuk memandu pergerakan lengan robot. Selain itu, unit ConTac hemat biaya dan dapat dibuat dari bahan konvensional
Sistem inovatif ini menggunakan dua model pembelajaran mendalam untuk rekonstruksi bentuk dan deteksi kontak pada kulit kontinum lunak. Model-model ini dilatih sepenuhnya menggunakan gambar simulasi dan kemudian langsung diadaptasi ke robot nyata tanpa penyesuaian, sehingga menghemat waktu dan sumber daya. Kemampuan transfer sistem diuji pada dua unit ConTac berbeda, yang memiliki performa serupa tanpa penyesuaian tambahan apa pun.
Menyoroti pentingnya penelitian ini, Dr. Ho mengatakan, "Sistem ConTac ditujukan untuk digunakan dalam berbagai sistem robotik tanpa memerlukan penyesuaian yang rumit. Lengan robot fleksibel yang dilengkapi dengan sistem kami ideal untuk layanan pertanian dan kesehatan cerdas di mana robot harus menavigasi lingkungan dengan banyak rintangan dan berinteraksi secara aman dengan manusia. Kelembutan dan fleksibilitasnya dikombinasikan dengan kemampuan untuk merasakan lingkungan sekitar menjadikannya sempurna untuk berinteraksi dengan tanaman dan pasien."
Prinsip penginderaan dan kontrol yang digunakan dalam kerangka kerja ini dapat menghasilkan sensor taktil baru yang dapat dipasang pada sistem robotika yang ada, menawarkan paradigma penginderaan dan kontrol baru untuk interaksi manusia-robot yang aman tanpa mengubah desain asli robot. "Bayangkan sebuah masyarakat di mana setiap robot dan mesin memiliki indera peraba. Transformasi ini akan merevolusi industri dan kehidupan sehari-hari," kata Dr. Ho.
Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Van Anh Ho di Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya.; +81 761-51-1584.
