Чувствителност на върха на пръстите за роботи
В статия, публикувана на 23 февруари 2022 г. в Nature Machine Intelligence, екип от учени от Института за интелигентни системи Макс Планк представя здрав мек сензор за осезание, наречен „Insight“, който използва компютърно зрение и дълбока невронна мрежа, за да преценява точно къде обектите влизат в контакт със сензора и колко големи са приложените сили. Изследователският проект е значителна стъпка към приложението на роботите – да могат да усещат околната среда толкова точно, колкото хората и животните. Подобно на естествения човешки пръст сензорът на върха на пръста е много чувствителен, здрав и с висока разделителна способност.
Сензорът с форма на палец е изработен от мека обвивка, изградена около лек твърд скелет. Този скелет поддържа структурата подобно на костите, които стабилизират меката тъкан на пръста. Корпусът е изработен от еластомер, смесен с алуминиеви люспи, което води до непрозрачен сивкав цвят, който не позволява на външна светлина да прониква вътре. Скрита в този корпус, с размер на истински човешки пръст, е малка 160-градусова камера, тип рибешко око, която записва цветни изображения, осветени от пръстен светодиоди.
Когато някакви предмети докоснат обвивката на сензора, външният вид на цветния модел вътре в сензора се променя. Камерата записва изображения много пъти в секунда и захранва дълбока невронна мрежа с тези данни. Алгоритъмът открива дори най-малката промяна в светлината във всеки един пиксел. В рамките на част от секундата може да определи къде точно пръстът контактува с обект, да определи колко силни са силите и да посочи посоката на силата. Моделът извежда това, което учените наричат карта на силата: той осигурява вектор на сила за всяка точка в триизмерния връх на пръста.
„Постигнахме тази отлична сензорна производителност чрез иновативния механичен дизайн на корпуса, персонализираната система за изображения вътре, автоматично събиране на данни и авангардно дълбоко обучение“, казва Георг Мартиус, ръководител на изследователска група на Макс Планк.
„Нашата уникална хибридна структура от мека обвивка, обхващаща твърд скелет, гарантира висока чувствителност и здравина. Нашата камера може да открие дори най-малките деформации на повърхността от едно-единствено изображение.“ Всъщност, докато тествали сензора, изследователите осъзнали, че е достатъчно чувствителен, за да усети собствената си ориентация спрямо гравитацията.
