在海滩上丢了什么东西?麻省理工学院的一个“挖掘者手指”通过挖掘沙子和碎石来探测被埋的物体。

这种细长的、类似手指的装置配有触觉感应装置,将来可以安装在机械臂上,用于探测地下电缆甚至爆炸物。

MIT团队的研究将在下一届会议上发表国际实验机器人研讨会

为了检测沙子和粗粒大米中的各种3d打印物体,麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)的团队缩小了现有的触觉传感器GelSight,建于2017年。

最初的(体积更大)GelSight的特点是一种透明的凝胶,上面覆盖着一层反射膜,当物体压在它上面(请看上面视频中变形的例子)。传感器后面有三种颜色的LED灯和一个摄像头。

光线通过凝胶照射到薄膜上,而相机则收集薄膜的反射模式。然后,计算机视觉算法提取出柔软手指接触物体的接触区域的3D形状。

为了缩小GelSight传感器的尺寸,以适应机器人“Digger Finger”,麻省理工学院的团队开始了一项新的设计:研究人员使结构更加圆柱形,并有一个倾斜的尖端。

然后,工程师将三分之二的LED灯换成了蓝色LED灯和彩色荧光涂料。最终的结果是:一个指尖大小的装置,带有大约2平方厘米的触觉感应膜。

该团队使用机械振动来帮助“流化”水稻和沙子,这样挖掘机就可以在没有任何颗粒状物质堵塞机器的情况下挖掘。

“我们想看看机械振动是如何帮助挖掘得更深并通过堵塞的,”麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的博士后Radhen Patel说。.“我们在不同的工作电压下运行振动电机,这会改变振动的振幅和频率。”

据发明者说,被困的沙子比大米更难清理,尽管沙粒的小尺寸意味着挖掘者手指仍然可以感知目标物体的大致轮廓。

Patel说,操作人员必须根据“介质类型、颗粒大小和形状”的不同设置来调整Digger Finger的运动模式。

在下面的简短问答中,帕特尔告诉我们yabovip16.com他的团队计划如何优化Digger Finger在各种媒体上的导航能力。

yabovip16.com机器人的手指能有像人类一样的触觉吗?

Radhen帕特尔人类的触觉是高度立体的。它由几种类型的传感模式组成,以不同的速度和分辨率运行。令人惊讶的是,实际上只有一组被用于一组给定的任务。我们并不是每次都用。所以有很多分散注意力的信息需要处理来完成一个特定的任务。

机器人的手指也可以通过触觉不断地感知外界信息,比如在杂乱的空间中伸手或放置物体。在寻找埋藏物方面,“分散信息”自然是物体被埋藏时,颗粒状介质颗粒在指尖上的感觉。

yabovip16.com:从技术的角度来看,“挖掘者手指”是如何从一块石头或一团米饭中“识别”目标物体的?

Radhen帕特尔:我们对图像数据(来自挖掘者手指内摄像头的RGB图像)训练了一个深度学习模型(卷积神经网络),以在大米和沙子团中识别或分类目标物体。

yabovip16.com这个设计与以前的机器人搜救机器人有什么特别的不同?

Radhen帕特尔:挖掘机手指的基本组件包括一个相机,一个照明系统(发光二极管和荧光漆),一面镜子,一个透明的凝胶膜从一边,反光涂料,和一个透明的圆柱楔核心由丙烯酸,上面所有的组件。

我们把目前设计的“挖掘者手指”看作是现有搜救机器人的一个附加组件,它可以使它们的附件进入狭窄的空间,并以良好的分辨率感知接触。

yabovip16.com下一个是什么?你要用这个“挖掘者手指”做什么?

Radhen帕特尔如还有很多工作要做。在设计方面,我们想让Digger Finger在挖掘过程中,特别是在凝胶膜上,更能抗磨损。我们还想设计一个带有多个挖掘机手指的抓手作为触觉附件,探索各种触觉探索策略,以更好地识别和操作埋藏的物体。

yabovip16.com当你想到“挖掘手指”的使用方式时,最让你兴奋的应用是什么?

Radhen帕特尔我们发现在杂乱的空间中识别和识别联系人是最令人兴奋的应用。这包括拆除埋在地下的爆炸物,或者捡起和放置杂物,比如购物袋。

参与这项研究的其他研究人员还包括CSAIL的博士生Branden Romero,哈佛大学的博士生Nancy Ouyang,以及CSAIL的视觉科学John and Dorothy Wilson教授和大脑与认知科学系的Edward Adelson。

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