Учёные показали тактильную перчатку ART-Glove с 22 сочленениями и 2048 сенсорами для обучения роботов

Чтобы научить робота ловко обращаться с предметами, мало записать движения руки человека. Манипуляция всегда идёт через поверхности, и системе важно знать ещё их геометрию и состояние контакта. На решение этой задачи нацелена ART-Glove, шарнирная тактильная перчатка для сбора демонстраций.

Разработали гаджет Чанъи Линь и Дин Чжао. Линь, аспирант Университета Карнеги–Меллона, занимается тактильными сенсорами и обучением роботов, а новая перчатка собирает данные о контакте, сохраняя при этом естественную ловкость кисти.

Конструкция описывает руку через 16 жёстких функциональных поверхностей, которые покрывают пальцы, большой палец и ладонь. Эти поверхности соединены 22 сочленениями, выровненными по анатомии руки, и потому свободно следуют за её движениями во время точных манипуляций.

За считывание отвечают два типа сенсоров. Энкодеры отслеживают движение поверхностей, а плотная пьезорезистивная тактильная "кожа" фиксирует касания на тех же поверхностях.

Вместе система снимает синхронные показания, 22 степени свободы по сочленениям и 2048 такселей тактильных данных с частотой 120 Гц. Такой массив описывает не только траектории суставов, но и саму физику контакта между поверхностями.

Главная цель в том, чтобы роботы учились по человеческим демонстрациям. При этом перчатка не рассчитана на прямой перенос навыка с одного экземпляра на конкретную роборуку, ведь кисти людей сильно различаются по размеру и форме.

Вместо этого ставка сделана на перенос по принципу "многие ко многим". Демонстрации собирают разными перчатками под разных пользователей, а роборука учится на общем описании взаимодействия через свойства поверхностей, их движение и состояние контакта.

У прототипа есть и слабые места. Жёсткие панели печатают на 3D-принтере из PLA толщиной 1 мм, и их деформация порой вносит помехи в тактильные показания, особенно у основания большого пальца.

Гуманоидный робот так сильно ударил по футбольному мячу, что тот пробил дыру в стене

Япония не успевает производить роботов-волков для защиты от медведей, убивших 13 человек за год

Механизм сочленений пока громоздкий, так как опирается на дешёвые подшипники, винтовые крепления и напечатанные детали, а его точность чувствительна к затяжке. Тактильная "кожа" к тому же считывает только нормальное давление и покрывает лишь переднюю сторону пальцев.

Дальнейшее развитие создатели видят в масштабировании. Дизайн перчатки предлагают генерировать по сканам руки, снятым доступными средствами вроде смартфона или портативного 3D-сканера, а затем автоматически готовить файлы для печати панелей, сочленений и тактильных плат.