MIT entwickelt Sensor für gesamten Roboterfinger
Taktile Sensoren in Roboterhänden verbessern den Umgang mit Objekten. Das MIT hat einen langen, flexiblen Fingersensor entwickelt.
(Bild: MIT)
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen langen, gebogenen taktilen Sensor für Roboterfinger entwickelt, der sich über den gesamten Finger erstrecken kann. Die Wissenschaftler versprechen sich davon eine Verbesserung bei der Handhabung von Objekten durch Roboter.
Normalerweise sind taktile Sensoren in Roboterhänden in den Fingerspitzen eingebaut. Die Sensoren sind klein, flach und arbeiten hauptsächlich optisch. Dass sie sich nur in den Fingerspitzen befinden, hat jedoch einen entscheidenden Nachteil: Die damit ausgestatteten Roboter verwenden lediglich ihre Fingerspitzen, um Objekte aufzunehmen und zu manipulieren. Das schränkt die Objektmanipulation deutlich ein, schreiben die Forscher in der Studie "GelSight Svelte: A Human Finger-shaped Single-camera Tactile Robot Finger with Large Sensing Coverage and Proprioceptive Sensing", der auf Arxiv im Preprint veröffentlicht ist.
Der darin beschriebene Fingersensor des MIT basiert auf einer Kamera. Er ist lang, gebogen und hat die Form eines menschlichen Fingers. Der GelSight Svelte genannte Sensor benutzt zwei Spiegel, um Licht zu reflektieren und zu brechen. Der eine Spiegel ist flach und abgewinkelt und befindet sich gegenüber der Kamera, der zweite ist lang und gebogen und liegt auf der Rückseite des Sensors. So kann die Kamera an der Basis des Sensors die gesamte Länge des Fingers erfassen und Berührungen registrieren.
Empfohlener redaktioneller Inhalt
Mit Ihrer Zustimmmung wird hier ein externes YouTube-Video (Google Ireland Limited) geladen.
Ich bin damit einverstanden, dass mir externe Inhalte angezeigt werden. Damit können personenbezogene Daten an Drittplattformen (Google Ireland Limited) übermittelt werden. Mehr dazu in unserer Datenschutzerklärung.
Außerdem haben die Forschenden den Sensor flexibel aus einem Kunststoffgerüst aufgebaut, das von einem Silikongel umschlossen ist. Zwei integrierte LED-Arrays sind so eingebaut, dass die Kamera zusätzlich Verformungen des umgebenden Silikonmaterials erkennen kann. Aufgrund der Farbsättigung kann der Sensor erkennen, wie tief das Gel eingedrückt wird, die Geometrie der Kontaktfläche des Objekts messen und ein 3D-Tiefenbild des gegriffenen Objekts erstellen.
Die auf das Kunststoffgerüst wirkenden Kräfte können genutzt werden, um die auf den Finger wirkenden Drehmomente zu ermitteln. Maschinelles Lernen nutzen die Forscher dazu, um anhand der Verformungen des Kunststoffgerüsts abzuschätzen, welche Kraft auf den Sensor ausgeübt wird.
Nach Angaben von Alan Zhao, Doktorand für Maschinenbau und Hauptautor der Studie, sei die Entwicklung und die Kombination der einzelnen Komponenten zu einem gesamten Sensor kompliziert gewesen: "Sicherzustellen, dass der Spiegel die richtige Krümmung hat, damit er dem entspricht, was wir in der Simulation haben, ist eine ziemliche Herausforderung. Außerdem stellte ich fest, dass es einige Arten von Sekundenkleber gibt, die die Aushärtung von Silikon hemmen. Es waren viele Experimente nötig, um einen Sensor zu entwickeln, der tatsächlich funktioniert."
Stabiler Griff
Drei der GelSight-Svelte-Sensoren bauten sie in eine drei-fingrige Roboterhand ein. Die Hand konnte verschiedene Griffarten durchführen, darunter ein Kneifgriff, ein seitlicher Kneifgriff und ein Kraftgriff. Letzterer nutzte die gesamte Sensorbreite zur Realisierung des Griffs aus, um schwere Objekte mit der gesamten Hand sicherer und stabiler aufzunehmen.
Das Wissenschaftsteam des MIT plant nun, den Sensor weiter zu verbessern. Er soll noch gelenkiger werden, um sich so den Fingergelenken einer Roboterhand besser anzupassen. Die Forschungen wurden vom Toyota Research Institute unterstützt.
(olb)