A lo largo de los años, los robots se han vuelto bastante buenos identificando objetos, siempre que estén al aire libre.
Discernir los elementos enterrados en material granular como la arena es una tarea más difícil. Para hacer eso, un robot necesitaría dedos lo suficientemente delgados para penetrar la arena, lo suficientemente móviles para moverse libremente cuando los granos de arena se atascan y lo suficientemente sensibles para sentir los detallesforma del objeto enterrado.
Los investigadores del MIT ahora han diseñado un dedo robot de punta afilada equipado con detección táctil para enfrentar el desafío de identificar objetos enterrados. En experimentos, el Digger Finger, acertadamente llamado, pudo excavar a través de medios granulares como arena y arroz, y lo hizo correctamente.percibió las formas de los elementos sumergidos que encontró. Los investigadores dicen que el robot algún día podría realizar varias tareas subterráneas, como encontrar cables enterrados o desarmar bombas enterradas.
La investigación se presentará en el próximo Simposio Internacional de Robótica Experimental. El autor principal del estudio es Radhen Patel, un postdoctorado en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT CSAIL. Los coautores incluyen al estudiante de doctorado de CSAIL Branden Romero, de la Universidad de HarvardLa estudiante de doctorado Nancy Ouyang y Edward Adelson, el profesor John y Dorothy Wilson de Ciencias de la Visión en CSAIL y el Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas.
Buscar identificar objetos enterrados en material granular arena, grava y otros tipos de partículas sueltas no es una búsqueda completamente nueva. Anteriormente, los investigadores han utilizado tecnologías que detectan lo subterráneo desde arriba, como Ground PenetratingVibraciones de radar o ultrasónicas. Pero estas técnicas solo proporcionan una visión borrosa de los objetos sumergidos. Por ejemplo, podrían tener dificultades para diferenciar la roca del hueso.
"Entonces, la idea es hacer un dedo que tenga un buen sentido del tacto y pueda distinguir entre las diversas cosas que está sintiendo", dice Adelson. "Eso sería útil si está tratando de encontrar y desactivar bombas enterradas,por ejemplo ". Hacer realidad esa idea significó superar una serie de obstáculos.
El primer desafío del equipo fue una cuestión de forma: el dedo robótico tenía que ser delgado y puntiagudo.
En un trabajo anterior, los investigadores habían utilizado un sensor táctil llamado GelSight. El sensor consistía en un gel transparente cubierto con una membrana reflectante que se deformaba cuando los objetos presionaban contra él. Detrás de la membrana había tres colores de luces LED y una cámara.las luces brillaban a través del gel y sobre la membrana, mientras que la cámara recogía el patrón de reflexión de la membrana. Luego, los algoritmos de visión por computadora extraían la forma 3D del área de contacto donde el dedo suave tocaba el objeto. El artilugio proporcionaba una excelente sensación de tacto artificial,pero era inconvenientemente voluminoso.
Para Digger Finger, los investigadores adelgazaron su sensor GelSight de dos maneras principales. Primero, cambiaron la forma para que fuera un cilindro delgado con una punta biselada. Luego, eliminaron dos tercios de las luces LED, usando una combinaciónde LED azules y pintura fluorescente de colores. "Eso ahorró mucha complejidad y espacio", dice Ouyang. "Así es como pudimos conseguirlo en una forma tan compacta". El producto final incluía un dispositivo cuya membrana de detección táctil era aproximadamente2 centímetros cuadrados, similar a la punta de un dedo.
Con el tamaño ordenado, los investigadores centraron su atención en el movimiento, montando el dedo en un brazo de robot y cavando a través de arena de grano fino y arroz de grano grueso. Los medios granulares tienden a atascarse cuando numerosas partículas se bloquean en su lugar.Eso hace que sea difícil de penetrar. Por lo tanto, el equipo agregó vibración a las capacidades del Digger Finger y lo sometió a una batería de pruebas.
"Queríamos ver cómo las vibraciones mecánicas ayudan a cavar más profundo y superar los atascos", dice Patel. "Hicimos funcionar el motor vibrante a diferentes voltajes de funcionamiento, lo que cambia la amplitud y frecuencia de las vibraciones". Encontraron que las vibraciones rápidasayudó a "fluidizar" los medios, despejar atascos y permitir excavaciones más profundas, aunque este efecto fluidificante fue más difícil de lograr en arena que en arroz.
También probaron varios movimientos de torsión tanto en el arroz como en la arena. A veces, los granos de cada tipo de medio se atascaban entre la membrana táctil del Digger-Finger y el objeto enterrado que estaba tratando de detectar. Cuando esto sucedía con el arroz, elLos granos atrapados eran lo suficientemente grandes como para oscurecer por completo la forma del objeto, aunque la oclusión generalmente se podía despejar con un pequeño movimiento robótico. La arena atrapada era más difícil de despejar, aunque el tamaño pequeño de los granos significaba que el dedo excavador aún podía sentir los contornos generalesdel objeto de destino.
Patel dice que los operadores tendrán que ajustar el patrón de movimiento del Digger Finger para diferentes configuraciones "dependiendo del tipo de medio y del tamaño y forma de los granos". El equipo planea seguir explorando nuevos movimientos para optimizar la capacidad del Digger Fingerpara navegar por varios medios.
Adelson dice que Digger Finger es parte de un programa que amplía los dominios en los que se puede usar el toque robótico. Los seres humanos usan sus dedos en entornos complejos, ya sea buscando una llave en el bolsillo de un pantalón o sintiendo un tumor durante una cirugía ".mejoramos en el toque artificial, queremos poder usarlo en situaciones en las que estás rodeado de todo tipo de información que distrae ", dice Adelson." Queremos poder distinguir entre lo que es importante y lo que esno."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Daniel Ackerman. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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