Un dedo excavador robótico detecta elementos enterrados

¿Perdiste algo en la playa? Un "dedo excavador" del MIT excava arena y grava para detectar un objeto enterrado.

Equipado con detección táctil, el dispositivo delgado, similar a un dígito, algún día podría montarse en un brazo robótico y usarse para detectar cables subterráneos o incluso explosivos.

La investigación del equipo del MIT se presentará en el próximo Simposio Internacional sobre Robótica Experimental .

Para detectar varios objetos impresos en 3D en arena y arroz de grano grueso, el equipo del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT adelgazó su sensor táctil existente llamado GelSight , construido en 2017.

El GelSight original (y más voluminoso) presenta un gel transparente cubierto con una membrana reflectante que se deforma cuando los objetos presionan contra él (vea un ejemplo de la deformación en el video anterior ). Tres colores de luces LED y una cámara se sientan detrás del sensor.

Las luces brillan a través del gel y sobre la membrana, mientras que la cámara capta el patrón de reflexión de la membrana. Luego, los algoritmos de visión por computadora extraen la forma 3D del área de contacto donde el dedo suave toca el objeto.

Para reducir el tamaño del sensor GelSight para adaptarlo al Digger Finger robótico, el equipo del MIT comenzó con un nuevo diseño:los investigadores hicieron la estructura más cilíndrica y con una punta biselada.

Luego, los ingenieros reemplazaron dos tercios de las luces LED con una combinación de LED azules y pintura fluorescente de colores. El resultado final:un dispositivo del tamaño de la yema de un dedo con una membrana de detección táctil de aproximadamente 2 centímetros cuadrados.

El equipo usó vibraciones mecánicas para ayudar a "fluidizar" el arroz y la arena para que la excavadora pudiera excavar sin que ningún material granulado obstruyera la maquinaria.

"Queríamos ver cómo las vibraciones mecánicas ayudan a profundizar y superar los atascos", dijo Radhen Patel, un postdoctorado en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT . "Hicimos funcionar el motor vibratorio a diferentes voltajes operativos, lo que cambia la amplitud y la frecuencia de las vibraciones".

La arena atrapada era más difícil de limpiar que el arroz, según los inventores, aunque el pequeño tamaño de los granos significaba que Digger Finger aún podía sentir los contornos generales del objeto objetivo.

Patel dice que los operadores tendrán que ajustar el patrón de movimiento de Digger Finger para diferentes configuraciones "según el tipo de medio y el tamaño y la forma de los granos".

En una breve sesión de preguntas y respuestas a continuación, Patel le dice a Tech Briefs cómo su equipo planea optimizar la capacidad de Digger Finger para navegar por varios medios.

Resúmenes técnicos :¿Puede un dedo robótico tener un sentido del tacto similar al humano?

Radhen Patel :El sentido humano del tacto es altamente dimensional. Consiste en varios tipos de modalidades de detección, que operan a diferentes velocidades y resoluciones. Sorprendentemente, solo un conjunto de ellos se utiliza realmente para un conjunto determinado de tareas. No los usamos todos en todo momento. Por lo tanto, hay mucha información que distrae disponible que se debe procesar para una tarea en particular.

Los dedos de los robots también perciben constantemente información extraña a través de su sentido del tacto, por ejemplo, cuando alcanzan o colocan objetos en espacios desordenados. Con respecto a la búsqueda de objetos enterrados, la "información que distrae" es, naturalmente, la sensación de las partículas de medios granulares en las yemas de los dedos en los que están enterrados los objetos.

Más robótica y sensores en resúmenes técnicos

Un sistema de navegación de UC San Diego está guiando a los robots a través del área más concurrida de un hospital:el Departamento de Emergencias.

Las nuevas piernas de exoesqueleto pueden "pensar" y tomar decisiones de control por sí mismas utilizando tecnología sofisticada de inteligencia artificial (IA).

Un sensor portátil detecta gases tóxicos, con un holograma.

Resúmenes técnicos :Desde una perspectiva tecnológica, ¿cómo "reconoce" Digger Finger un objeto objetivo de, por ejemplo, una roca o un grupo de arroz?

Radhen Patel :Entrenamos un modelo de aprendizaje profundo (red neuronal convolucional) en los datos de la imagen [una imagen RGB de una cámara dentro del Digger Finger] para identificar o clasificar los objetos objetivo entre grupos de arroz y arena.

Resúmenes técnicos :¿En qué se diferencia especialmente este diseño de las alternativas robóticas de búsqueda y rescate anteriores?

Radhen Patel :Los componentes esenciales del Digger Finger incluyen una cámara, un sistema de iluminación (LED y pintura fluorescente), un espejo, una membrana de gel que es transparente por un lado y tiene una pintura reflectante por el otro, y un núcleo de cuña cilíndrico transparente hecho de acrílico que contiene todos los componentes anteriores.

Vemos nuestro diseño actual de Digger Finger como un complemento de los robots de búsqueda y rescate existentes que permitirán que sus apéndices entren en espacios reducidos y perciban el contacto con una resolución fina.

Resúmenes técnicos :¿Que sigue? ¿En qué estarás trabajando con este Dedo Digger?

Radhen Patel :Hay mucho trabajo por hacer. Por el lado del diseño, queremos que el Digger Finger sea más robusto frente a las abrasiones resultantes del proceso de excavación, especialmente en la membrana de gel. También nos gustaría diseñar una pinza con varios dedos excavadores como apéndices táctiles y explorar varias estrategias de exploración táctil para identificar y manipular mejor los objetos enterrados.

Resúmenes técnicos :¿Qué aplicación es la más emocionante para ti, cuando piensas en cómo podría usarse el Digger Finger?

Radhen Patel :Consideramos que identificar y discernir contactos en espacios abarrotados es la aplicación más interesante. Esto incluye desarmar explosivos que están enterrados bajo tierra o recoger y colocar objetos en espacios desordenados como bolsas de supermercado.

Los investigadores adicionales en el estudio incluyeron al estudiante de doctorado de CSAIL Branden Romero, la estudiante de doctorado de la Universidad de Harvard Nancy Ouyang y Edward Adelson, profesor John and Dorothy Wilson de Ciencias de la Visión en CSAIL y el Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas.

¿Qué opinas? Comparta sus preguntas y comentarios a continuación.