MIT Present Dedo Robótico 'Digger Finger' que Detecta Objetos Enterrados con Sensores Táctiles

¿Perdió 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, tipo dedo, podría algún día montarse en un brazo robótico y usarse para localizar cables subterráneos o incluso explosivos.

La investigación del equipo del MIT se presentará en el próximo Simposio Internacional de 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 redujo 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 objetos presionan contra él (ver ejemplo de deformación en video arriba). Tres colores de luces LED y una cámara están detrás del sensor.

Las luces brillan a través del gel y sobre la membrana, mientras la cámara recoge el patrón de reflexión de la membrana. 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 el Dedo Excavador robótico, el equipo del MIT comenzó con un nuevo diseño: los investigadores hicieron la estructura más cilíndrica, con punta biselada.

Luego, los ingenieros reemplazaron dos tercios de las luces LED con una combinación de LEDs azules y pintura fluorescente de colores. El resultado final: un dispositivo del tamaño de una yema de dedo con membrana de detección táctil de ~2 cm².

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

"Queríamos ver cómo vibraciones mecánicas ayudan a excavar más profundo y atravesar atascos", dijo Radhen Patel, postdoc en CSAIL del MIT . "Ejecutamos el motor vibratorio a diferentes voltajes, cambiando amplitud y frecuencia de vibraciones."

La arena atrapada fue más difícil de limpiar que el arroz, según inventores, aunque el tamaño pequeño de granos significaba que el Dedo Excavador aún podía sentir contornos generales del objeto objetivo.

Patel dice que operadores tendrán que ajustar patrón de movimiento del Dedo Excavador para diferentes entornos "dependiendo del tipo de medio y del tamaño y forma de granos."

En breve entrevista abajo, Patel cuenta a Tech Briefs cómo su equipo planea optimizar la capacidad del Dedo Excavador para navegar varios medios.

Tech Briefs: ¿Puede un dedo robótico tener sentido del tacto humano?

Radhen Patel: El sentido del tacto humano es altamente dimensional. Consiste en varios tipos de modalidades de detección, operando a diferentes velocidades y resoluciones. Sorprendentemente, solo un conjunto se utiliza para un conjunto dado de tareas. No usamos todos todo el tiempo. Hay mucha información distractora disponible que debe procesarse para una tarea particular.

Los dedos robóticos también detectan constantemente información extranea via su tacto —por ejemplo al alcanzar o colocar objetos en espacios abarrotados. En cuanto a encontrar objetos enterrados, la "información distractora" es naturalmente la sensación de partículas de medio granular en las yemas donde objetos están enterrados.

Más Robótica y Sensores en Tech Briefs

Sistema navegación UC San Diego guía robots por zona más concurrida de hospital: Urgencias.

Nuevas piernas exoesqueleto "piensan" y toman decisiones de control propias usando IA sofisticada.

Sensor vestible detecta gases tóxicos, con holograma.

Tech Briefs: Desde perspectiva tecnológica, ¿cómo "sabe" el Dedo Excavador un objeto objetivo de, digamos, una roca o grupo de arroz?

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

Tech Briefs: ¿En qué es este diseño especialmente diferente de alternativas robóticas de búsqueda y rescate previas?

Radhen Patel: Componentes esenciales del Dedo Excavador incluyen cámara, sistema iluminación (LEDs y pintura fluorescente), espejo, membrana gel transparente por un lado y pintura reflectante en otro, y núcleo cónico cilíndrico transparente de acrílico que sostiene todos los componentes.

Vemos nuestro diseño actual como complemento a robots de búsqueda y rescate existentes que permitirá sus apéndices entrar espacios estrechos y percibir contacto a resolución fina.

Tech Briefs: ¿Qué sigue? ¿En qué trabajarán con este Dedo Excavador?

Radhen Patel: Queda mucho trabajo. En diseño, queremos hacer Dedo Excavador más robusto contra abrasiones de excavación, especialmente en membrana gel. También queremos diseñar pinza con múltiples Dedos Excavadores como apéndices táctiles y explorar estrategias de exploración táctil para identificar y manipular objetos enterrados mejor.

Tech Briefs: ¿Qué aplicación le emociona más, pensando en uso del Dedo Excavador?

Radhen Patel: Encontramos identificar y discernir contactos en espacios abarrotados como aplicación más emocionante. Esto incluye desactivar explosivos enterrados o recoger y colocar objetos en espacios abarrotados como bolsas de supermercado.

Investigadores adicionales: doctorando CSAIL Branden Romero, doctoranda Harvard Nancy Ouyang, y Edward Adelson, Profesor John y Dorothy Wilson de Ciencia de Visión en CSAIL y Dept. Ciencias Cerebrales y Cognitivas.

¿Qué opina? Comparta preguntas y comentarios abajo.