Инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) разработали роботизированный палец с острым концом, оснащенный тактильным датчиком, который может распознавать объекты, закопанные в земле. В экспериментах Digger Finger мог рыть зернистые среды, такие как песок и рис, и правильно распознавал формы закопанных предметов, с которыми сталкивался. В будущем робот может, например, находить скрытые в земле кабели и обезвреживать закопанные мины, сообщает пресс-служба MIT. Результаты работы будут опубликованы в журнале International Symposium on Experimental Robotics.
Раньше, чтобы найти предметы, «погребенные» в гранулированной среде – песке, гравии и других рыхлых материалах, – исследователи использовали технологии, которые обнаруживают подземный мир сверху: использовали наземный радар или ориентировались на ультразвуковые колебания. Но эти методы обеспечивают лишь смутное представление об объектах, спрятанных в земле. Например, эти инструменты не всегда могут отличить камень от кости.
Поэтому ученые разработали чувствительный роботизированный палец. Ранее они использовали тактильный датчик под названием GelSight. Сенсор представлял собой прозрачный гель, покрытый отражающей мембраной, которая деформировалась, когда касалась предмета. За мембраной находились светодиодные фонари трех цветов и камера. Свет проходил через гель на мембрану, в то время как камера фиксировала картину отражения мембраны. Затем алгоритмы компьютерного зрения извлекали трехмерную форму области контакта, в которой мягкий палец коснулся объекта. Это устройство давало отличное ощущение искусственного прикосновения, но было неудобно громоздким.
Что касается новой технологии – Digger Finger, – то исследователи уменьшили размер сенсора GelSight двумя основными способами. Во-первых, они изменили форму на тонкий цилиндр со скошенным кончиком. Затем они отказались от двух третей светодиодных фонарей, используя комбинацию синих светодиодов и цветной флуоресцентной краски. Это позволило создать компактную форму устройства. Конечный продукт представлял собой устройство с тактильной сенсорной мембраной размером около двух квадратных сантиметров, похожей на кончик пальца.
Далее исследователи проверили движение пальца. Они установили палец на руку робота и начали рыть мелкозернистый песок и крупнозернистый рис. Частицы гранулированного материала часто могут скапливаться и застревать на месте, мешая роботу пройти глубже. Чтобы решить эту проблему, команда добавила вибрацию к функциям Digger Finger и провела серию тестов. Они обнаружили, что быстрые колебания пальца помогают «разжижать» среду, устраняя заторы и позволяя копать глубже – хотя этого эффекта разжижения было труднее достичь в песке, чем в рисе.
Ученые также протестировали различные скручивающие движения как в рисе, так и в песке. Иногда зерна – и риска, и песка – застревали между тактильной мембраной Digger-Finger и закопанным предметом, который он пытался обнаружить. Когда это происходило с рисом, захваченные зерна были достаточно большими, чтобы полностью скрыть форму объекта, хотя закупорку обычно можно было устранить с помощью небольшого движения робота. Захваченный песок было труднее очистить, хотя небольшой размер зерен означал, что Digger Finger все еще мог ощущать общие контуры объекта-цели.
[Фото: : IMAGE COURTESY OF RADHEN PATEL, EDWARD ADELSON, ET. AL.]
