15 jul. 2012
2 minuten
Moderne robots krijgen steeds betere mogelijkheden om objecten vast te pakken, menselijke gebaren te herkennen en chirurgische ingrepen te helpen verrichten. Een nieuwe combinatie van sensoren, actuatoren en software geeft robots nu zelfs de mogelijkheid om de structuur van een oppervlak te kunnen ‘voelen’. En dit zelfs met een verfijning die onze menselijke tastzin te boven gaat.
Onderzoekers van de USC Viterbi School of Engineering hebben een robot ontworpen die mensen voorbijstreeft in het identificeren van materialen aan de hand van hun oppervlaktestructuur. Dit kan een grote stap voorwaarts betekenen voor zowel industriële robots als handprotheses. De nieuwe sensortechniek bootst met grote precisie de menselijke vingertop na.
Robot met vingerafdruk
De nieuwe robotvinger is ontwikkels door Gerald Loeb, professor biomedische engineering en directeur van de USC Medical Device Development Facility en biomedisch engineering promovendus Jeremy Fishel. De zogeheten BioTac sensor heeft dezelfde vorm als een vingertop en is gevuld met een geleidende vloeistof.
Vingerafdruk-achtige richeltjes op de flexibele ‘huid’ hebben tussenruimtes van 0,4mm. Als de BioTac over een oppervlak beweegt worden er kleine trillingen opgewerkt die zich door de vloeistof verspreiden, de impedantie veranderen, wat door elektrodes wordt opgemerkt. Deze data wordt doorgegeven aan een druksensor.
De testopstelling bestaat uit een stappenmotor, bevestigd aan een hendel die de BioTac naar het oppervlak toe, of er vanaf beweegt. Een speciaal trillingsvrij vlak platform wordt gebruikt om de oppervlaktestructuren langs de BioTac te bewegen. Deze oppervlaktes zitten bevestigd met vlakke vierkante magneten zodat ze snel kunnen worden geplaatst en verwijderd.
Structuur voelen
De BioTac sensor kan kiezen uit een database van 117 verschillende structuren, afgeleid van veel voorkomende materialen. Deze database helpt de robot zelfs om nieuwe structuren te identificeren als die worden gevoeld. Na vijf keer voelen kan de robot een materiaal met een accuratesse van 95% juist herkennen. Zelfs verschillen tussen twee structuren die wij mensen op de tast niet uit elkaar kunnen houden, zijn voor de sensor geen probleem.
Het algoritme waarmee de sensor kiest op basis van eerdere ervaringen de manier waarop de vinger over het oppervlak moet worden bewogen om de beste meetresultaten te krijgen. Loeb en Fishel noemen dit proces ‘Bayesische verkenning’.
Beschermen tegen ruis
Het systeem is zo gevoelig, dat de testopstelling zo trillingsvrij mogelijk moet zijn. Tijdens metingen in meer ongestructureerde omgevingen gaat de kwaliteit van de metingen drastisch omlaag. Vervolgonderzoek moet een beter beeld krijgen van verschillende soorten ‘omgevingsruis’ die de sensor zou kunnen oppikken, zodat de metingen betrouwbaarder worden.
Robots Get A Feel For The World from USC Viterbi on Vimeo.
bron: Design News
Anderen lazen ook
