Contac: новая система для обнаружения формы и контактов роботов

Рисунок 1. Концепция системы зондирования Contac.Подпись изображения: Когда человек касается робота, робот меняет свое движение, чтобы избежать столкновения.Кредит: van anh ho от jaist

В идеале, робот -континуум характеризуется многими степенями свободы (DOFS) и количеством суставов, больше, чем необходимо для большинства задач.Эти характеристики позволяют им динамически регулировать и изменять свою форму, позволяя им избежать препятствий и неожиданных ситуаций.Однако их сложные движения затрудняют характеристику их формы и движения.

Традиционные аналитические методы для получения решений для кинематических и динамических задач континуумных роботов основаны на сложном моделировании, увеличивая вычислительные затраты.В качестве альтернативы, гибкие датчики, встроенные в роботы континуума, могут использоваться для отслеживания их формы и движения, но этот метод требует много датчиков с низким разрешением, что делает систему громоздкой.

Более перспективным решением является использование одного модуля для чувствительности в конце континуума.Тем не менее, предыдущие исследования в этом направлении в основном были сосредоточены на положении робота и не рассматривали обнаружение контактов.

Обращаясь к этому разрыву, команда исследователей из Японии, возглавляемой доцентом Ван Ан -Хо из Японского института науки и технологий (JAIST), разработала новую систему под названием Contac.Эта система может оценить форму и контакт роботизированной руки с мягкой кожей.

Доктор Хо объясняет: «Конечная цель этой системы должна быть реализована в роботе Continuum, но в этом исследовании мы сосредоточились на восприятии с использованием сочлененной роботизированной руки и мягкой кожи для проверки».

Команда включала студентов докторанта Туан Тай Нгуен и Куан Хан Луу из Джайста, а также доктор Динь Куанг Нгуен из Университета Вну-Уэта в Ханои.Их исследование было представлено на конференции «Робототехника: наука и системы» (RSS 2024), состоявшаяся в Делфте, Нидерланды, 15–19 июля.

Система Contac состоит из основы, которая имитирует изгиб континуума робота, мягкую кожу с маркерами, камеру для наблюдения деформации кожи, модели для формы и контактного зондирования кожи и режима контроля с контактом.Эта система может быть применена к любому блоку Contac или любому другому роботу с тем же механизмом и формированием без каких -либо калибровки.

A ConTac unit is an assembled continuum-emulated robot arm with a backbone and soft skin. The researchers also developed an admittance-based controller for this system that uses perceptual information to guide the robotic arm’s movements. Additionally, the ConTac unit is cost-effective and can be fabricated from conventional materials

В этой инновационной системе используются две модели глубокого обучения для реконструкции формы и обнаружения контактов мягкой континуумной кожи.Эти модели были полностью обучены с использованием симуляционных изображений, а затем были непосредственно адаптированы к реальным роботам без точной настройки, экономия времени и ресурсов.Передача система системы была протестирована на двух разных единицах Contac, которые выполнялись аналогично без каких -либо дополнительных корректировок.

Подчеркивая значение этого исследования, доктор Хо отмечает: «Система Contac предназначена для использования в различных роботизированных системах без необходимости сложных корректировок. Гибкие роботизированные руки, оснащенные нашей системой, идеально подходят для интеллектуального сельского хозяйства и медицинских услуг.где роботы должны ориентироваться в окружающей среде со многими препятствиями и безопасно взаимодействовать с людьми.

«Их мягкость и гибкость в сочетании со способностью ощущать окружение делают их идеальными для взаимодействия с растениями и пациентами».

Принципы зондирования и управления, используемые в этой структуре, могут привести к новым тактильным датчикам, которые могут быть прикреплены к любой существующей системе робототехники, предлагая новые парадигмы зондирования и контроля для безопасного взаимодействия человека-робота без изменения первоначальной конструкции робота.

Доктор Хо приходит к выводу: «Представьте себе общество, где каждый робот и машина обладают чувством осязания. Эта трансформация произвела бы революцию в отраслях и повседневной жизни».

More information: Continuum-Emulated Soft Skinned Arm with Vision-based Shape Sensing and Contact-aware Manipulation. roboticsconference.org/program/papers/97/