Робот с оптическим тактильным сенсором вставляет USB-кабель в гнездо

Промышленные роботы сегодня способны выполнять манипуляции с впечатляющей точностью, но лишь до тех пор, пока речь идет о запрограммированных действиях с объектами, положение которых заранее известно.

Экспериментальная модель робота, которую инженеры MIT и Северовосточного Университета оснастили усовершенствованным тактильным сенсором, продемонстрировала способность к точным манипуляциям с произвольно расположенными объектами: ей удавалось захватывать кабель, свободно свисающий с крючка, и вставлять его в порт USB.

Положенная в основу этого сенсора технология GelSight была разработана в MIT в 2009 г. Новая версия менее чувствительна, чем оригинал, способный различать детали микрометрового размера, но она получилась достаточно компактной для манипулятора робота, а менее точный алгоритм работает более быстро, обеспечивая осязательную обратную связь в реальном времени.

В отличие от большинства тактильных сенсоров, определяющих механические силы на основании механических же измерений, в датчиках GelSight применяется оптика и алгоритмы машинного зрения. Такое устройство состоит из кубического бруска прозрачной синтетической резины-геля, на контактную поверхность которого нанесена металлическая краска. Резина принимает форму любого объекта, к которому она прижата, а металлическая краска уравнивает светоотражательные свойства различных материалов, делая проще точные оптические измерения. Четыре грани куба, прилегающие к контактной, прозрачны и каждая проводит свой цвет — красный, синий, зеленый или белый — излучаемый светодиодом, размещающимся на противоположной грани. При деформации геля свет отражается от металлической краски и регистрируется камерами, расположенными рядом с диодами.

Разработанный в MIT алгоритм на основании разницы в интенсивности света разных цветов рассчитывает трехмерный рельеф поверхности, к которой прижат сенсор.

Осязание человека имеет разрешающую способность около миллиметра: выступы, расположенные ближе друг к другу, воспринимаются как один. В этом отношении вмонтированный в манипулятор робота датчик GelSight приблизительно в 100 раз точнее кожи человека.

В испытаниях, робот зрительно распознавал на свисающем кабеле разъем USB и захватывал его манипулятором, напоминающим по принципу действия разводной ключ. Затем, по выдавленному на поверхности символу USB, он определял положение разъема в манипуляторе, и вставлял его в гнездо с допустимой ошибкой позиционирования, составляющей порядка 1 мм в двух координатах.

Исследователи представили результаты работы на международной конференции по интеллектуальным роботам и системам, проходящей на этой неделе. Они считают, что созданный прототип сможет найти применение в практичных устройствах.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365