EO

‘Gesensoriseerde huid’ helpt zachte robots hun omgeving te begrijpen

18 februari 2020 om 11:39 uur

MIT-onderzoekers hebben een ‘gesensoriseerde huid’ gemaakt, gemaakt met op kirigami geïnspireerde sensoren, die zachte robots meer bewust maken van de beweging en positie van hun lichaam. Klik op de afbeelding om de beweging te zien.

MIT-onderzoekers hebben een robotarm in staat gesteld zijn plek in de 3D-ruimte te begrijpen, alleen door beweging- en positiegegevens van zijn eigen ‘gesensoriseerde huid’ te gebruiken.


Zachte robots gemaakt van bewegelijke materialen worden gezien als veiliger en meer aanpasbaar dan traditionele robots. Maar het is een monumentale taak om deze vervormbare robots autonome controle geven, omdat ze op elk willekeurig moment in een vrijwel oneindig aantal richtingen kunnen bewegen. Dat maakt het moeilijk om hun planning- en besturingsmodellen te trainen.


Traditioneel gezien zou je dat kunnen verhelpen met grote systemen met meerdere motion-capture camera's die de robots feedback geven over 3D-bewegingen en posities. Die zijn echter onpraktisch voor zachte robots in de echte wereld.


In een artikel in het tijdschrift IEEE Robotics and Automation Letters, beschrijven de onderzoekers nu een systeem van zachte sensoren die het lichaam van een robot omhullen om ‘proprioceptie' te bieden, bewustzijn van de bewegingen en positie van zijn eigen lichaam. Die feedback komt terecht in een deep learning-model dat de belangrijke signalen uit de massa aan informatie zeeft om de 3D-configuratie van de robot in te schatten.


De onderzoekers valideerden hun systeem met een zachte robotarm die op een olifantenslurf lijkt en die zijn eigen positie kan voorspellen terwijl hij autonoom rondzwaait en zich uitstrekt.

 

Standaardmaterialen

De sensoren kunnen worden vervaardigd met standaardmaterialen, wat betekent dat elk laboratorium zijn eigen systemen kan ontwikkelenTot nu toe behoeven op zacht materiaal gebaseerde sensoren gespecialiseerde materialen en ontwerpmethoden, waardoor ze voor veel robotlaboratoria moeilijk te fabriceren en te integreren zijn.

 

Postdoc Ryan Truby is op het idee voor de nieuwe sensoren gekomen. "Ik zag vellen geleidend materiaal liggen die worden gebruikt voor de afscherming van elektromagnetische interferentie en die je overal op de rol kunt kopen," zegt hij. "Deze materialen hebben piëzoresistieve eigenschappen, wat betekent dat ze veranderen in elektrische weerstand wanneer ze worden gespannen." Truby besefte dat ze effectieve zachte sensoren konden vormen als ze op bepaalde plekken op de slurf werden geplaatst: terwijl de sensor vervormt als reactie op het uitrekken en samendrukken van de slurf, wordt de elektrische weerstand omgezet in een specifieke uitgangsspanning. De spanning wordt vervolgens gebruikt als signaal.


Het materiaal rekte echter niet erg. Geïnspireerd door kirigami - een variatie op origami waarbij je ook mag snijden in het materiaal - maakte Truby rechthoekige stroken geleidende siliconenmateriaal in verschillende patronen. Dat maakte hen veel flexibeler en rekbaarder.

 

Hoe belangrijk is nauwkeurigheid?

De resulterende robotslurf bestaat uit drie segmenten, elk met vier vloeibare actuatoren (12 in totaal) die worden gebruikt om hem te bewegen. Elk segment kreeg één sensor die de gegevens verzamelt van één actuator. Ze gebruikten 'plasma-binding' om de sensoren met het andere materiaal te verbinden.
De sensoren leggen de beweging van de slurf goed vast, maar ze maken veel lawaai. Beter presterende en betrouwbaardere sensoren vereisen echter gespecialiseerde tools die de meeste robotlaboratoria niet hebben. Ook zijn het neurale netwerk en de sensorhuid nog niet gevoelig voor subtiele of dynamische bewegingen. De onderzoekers gaan daarom nog de mogelijkheden verkennen voor sensorontwerpen met een verbeterde gevoeligheid en deep-learning-methodes ontwikkelen om de vereiste training voor nieuwe robots te verminderen. Ze hopen ook het systeem te verfijnen om de volledige dynamische bewegingen van de robot beter vast te leggen.

 

"Maar", zegt Truby "Net als levende systemen hoeven onze soft robots niet helemaal nauwkeurig te zijn. Mensen zijn helemaal niet zo precies vergeleken met onze harde robotachtige tegenhangers. En we doen het prima."

 

Gerelateerd nieuws

Nieuwe scanmethode keert objecten razendsnel binnenstebuiten

Nieuwe scanmethode keert objecten razendsnel binnenstebuiten

Live meekijken met een CT-scan in plaats van achteraf de beelden pas te analyseren. Als het aan de Leidse wiskundige Jan-Willem Buurlage ligt, is dat binnenkort realiteit. Hij ontwikkelt methodes om de algoritmes achter…

Deep drone acrobatiek

Deep drone acrobatiek (video)

Een aan de Universiteit van Zürich ontwikkeld navigatiealgoritme stelt drones in staat uitdagende acrobatische manoeuvres te leren. Autonome quadcopters kunnen met simulaties worden getraind om hun snelheid,…

Onder-water-WiFi

Aqua-Fi brengt internet onder water

Communiceren onder water is altijd een gedoe geweest. Radiogolven komen niet ver voordat ze volledig door het water worden opgenomen. Akoestische transmissies (zoals sonar) hebben de voorkeur, maar hebben een zeer lage…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe kleine transponderschakelaar CTM

De nieuwe CTM is heel klein en is geschikt voor elke radius vanaf slechts 15cm. Toch is het een volwaardige PL e - Cat....

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

14 juli 2020, online

Hannover Messe Digital Days

Een digitaal overzicht van actuele ontwikkelingen op het gebied van industrie, energie en logistiek en...

11 augustus 2020, Vianen

Masterclass Machineveiligheid XL

11, 12 , 18, 19 augustus 2020

19 augustus 2020, Vianen

Machineveiligheid in een dag

Meer agendapunten »