AnySkin: ติดตั้งเซ็นเซอร์สัมผัสบนหุ่นยนต์เพื่อเรียนรู้งานที่ต้องการความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ

 (any-skin.github.io)
1 คะแนน โดย GN⁺ 2024-09-21 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp

AnySkin: การตรวจจับการสัมผัสสำหรับหุ่นยนต์แบบ Plug-and-Play

  • สรุป

    • แม้ว่าการรับรู้การสัมผัสจะได้รับการยอมรับว่าเป็นรูปแบบการรับรู้ที่สำคัญ แต่ก็ยังถูกใช้งานน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการมองเห็นและการรับรู้ตำแหน่งของร่างกาย
    • AnySkin แก้ปัญหาหลักที่ขัดขวางการพัฒนาโซลูชันที่มีประสิทธิภาพ ด้วยการจัดการประเด็นเรื่องความอเนกประสงค์ การเปลี่ยนทดแทนได้ และการนำข้อมูลกลับมาใช้ซ้ำ
    • โดยอิงจากดีไซน์ที่เรียบง่ายของ ReSkin จึงแยกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการตรวจจับออกจากอินเทอร์เฟซการตรวจจับ เพื่อให้การผสานรวมง่ายขึ้น
    • AnySkin เป็นเซ็นเซอร์ตัวแรกที่รองรับการทำให้ทั่วไปข้ามอินสแตนซ์ของนโยบายการควบคุมที่เรียนรู้แล้ว

  • ผลงานสำคัญ

    • แนะนำกระบวนการผลิตแบบง่ายและเครื่องมือออกแบบสำหรับสร้างเซ็นเซอร์สัมผัสแม่เหล็กที่ทนทาน เปลี่ยนได้ง่าย และไม่ต้องใช้กาว
    • การวิเคราะห์คุณลักษณะของการตรวจจับการลื่นไถลและการเรียนรู้นโยบายโดยใช้เซ็นเซอร์ AnySkin
    • สาธิตว่าโมเดลที่เรียนรู้จากอินสแตนซ์หนึ่งของ AnySkin สามารถทำให้ทั่วไปไปยังอินสแตนซ์ใหม่ได้ พร้อมเปรียบเทียบกับโซลูชันการรับรู้สัมผัสเดิมอย่าง DIGIT และ ReSkin

  • คุณสมบัติของ AnySkin

    • เป็นเซ็นเซอร์ผิวหนังที่สร้างขึ้นสำหรับการสัมผัสของหุ่นยนต์ ประกอบง่าย รองรับกับ robot end effectors ได้หลากหลาย และทำให้ทั่วไปไปยังอินสแตนซ์ผิวหนังใหม่ได้
    • ตรวจจับการสัมผัสผ่านการบิดเบือนของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากพื้นผิวตรวจจับซึ่งมีอนุภาคเหล็กที่ถูกทำให้มีสภาพแม่เหล็ก
    • พื้นผิวที่ยืดหยุ่นถูกแยกออกจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางกายภาพ ทำให้เปลี่ยนได้ง่ายเมื่อเสียหาย

การเรียนรู้นโยบายและความสามารถในการเปลี่ยนผิวหนัง

  • ตัวอย่างวิดีโอ
    • นโยบายการเลียนแบบพฤติกรรมที่เรียนรู้แล้ว ยังคงประสบความสำเร็จในสามงานแม้จะเปลี่ยนผิวหนังแล้วก็ตาม
    • การปัดบัตร
    • การเสียบปลั๊ก
    • การเสียบ USB

ผลลัพธ์การทำให้ทั่วไปข้ามอินสแตนซ์

  • การตรวจจับการลื่นไถล

    • AnySkin สามารถตรวจจับการลื่นของวัตถุที่กำลังจับอยู่ได้
    • โมเดล LSTM ที่ฝึกด้วยข้อมูลจากวัตถุในชีวิตประจำวัน 30 ชิ้น สามารถทำนายเหตุการณ์การลื่นไถลได้ด้วยความแม่นยำ 92%

  • การแสดงภาพสัญญาณดิบ

    • อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการตรวจจับประกอบด้วยแมกนีโตมิเตอร์ 5 ตัวที่วัดความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กในสามแกน
    • สามารถดูการแสดงภาพสัญญาณดิบของ AnySkin ได้ในวิดีโอ

ผลการทดลอง

กระบวนการผลิต

  • วิธีการผลิต
    • AnySkin ผลิตโดยผสม Smooth-On DragonSkin 10 Slow กับอนุภาคแม่เหล็ก MQFP-15-7(25μm) ในอัตราส่วน 1:1:2 แล้วนำไปบ่มในแม่พิมพ์สองส่วนที่แสดงด้านบน
    • ผิวหนังที่บ่มแล้วจะถูกทำให้มีสภาพแม่เหล็กด้วยเครื่องทำให้เป็นแม่เหล็กแบบพัลส์
    • ไฟล์ออกแบบของปลาย gripper เปิดเป็นโอเพนซอร์ส

สรุปโดย GN⁺

  • AnySkin เป็นโซลูชันนวัตกรรมที่แก้ปัญหาความอเนกประสงค์ การเปลี่ยนทดแทนได้ และการนำข้อมูลกลับมาใช้ซ้ำในการตรวจจับการสัมผัสของหุ่นยนต์
  • นโยบายที่เรียนรู้แล้วยังคงใช้งานได้หลังเปลี่ยนผิวหนัง และสามารถทำให้ทั่วไปข้ามอินสแตนซ์ได้
  • แสดงความแม่นยำสูงในงานประยุกต์ใช้งานจริง เช่น การตรวจจับการลื่นไถล
  • ผลิตภัณฑ์อื่นที่มีความสามารถคล้ายกัน ได้แก่ DIGIT และ ReSkin

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2024-09-21
ความเห็นจาก Hacker News

  • สามารถฉีดอนุภาคแม่เหล็กเข้าไปในยางซิลิโคนและทำให้เกิดสภาพเป็นแม่เหล็ก จากนั้นใช้แมกนีโตมิเตอร์ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กเพื่อวัดการเสียรูปของยางและวิเคราะห์ "จุดกด" บนพื้นผิวได้

    • ทำให้เป็นชิ้นส่วนแบบเปลี่ยนทดแทนได้ที่ไม่ต้องคาลิเบรตใหม่ หากกระบวนการผลิตคงความสม่ำเสมอไว้ได้
    • เซ็นเซอร์สัมผัสขั้นสูงเริ่มคล้ายสกรูที่ตัดด้วยเครื่องจักรมากขึ้น มากกว่าตะปูที่ทำด้วยมือแบบเฉพาะชิ้น

  • เทคโนโลยีนี้น่าประทับใจมาก

    • สงสัยว่าจะใช้แยกขยะกับวัสดุรีไซเคิลได้หรือไม่
    • สงสัยว่ายังคาลิเบรตใหม่ได้หรือไม่เมื่อมีสิ่งปนเปื้อนติดอยู่หรือเมื่อเวลาผ่านไป
    • สงสัยว่าจะล้างมะเขือเทศและดึงขั้วออกได้หรือไม่
    • อยากทำแทร็กแพดด้วยเทคโนโลยีนี้
    • สงสัยว่าความละเอียดจะได้มากแค่ไหน
    • สงสัยว่าจะให้ข้อมูลอย่างแรงกด มุมเอียง ฯลฯ ได้โดยไม่ต้องเสียความละเอียดหรือไม่
    • สงสัยว่ามันจะรู้สึกแปลกแค่ไหนถ้ารู้สึกเหมือนกำลังแตะผิวหนัง

  • ชิปแมกนีโตมิเตอร์ 3 แกนคือหัวใจสำคัญ

    • อนุภาคแม่เหล็กจะเรียงตัวขนานกันในขั้นตอนการทำให้เป็นแม่เหล็ก
    • เป็นเทคนิคที่น่าสนใจซึ่งอาจใช้ได้ในเวิร์กช็อปตามบ้าน

  • น่าจะมีประโยชน์กับเครื่องดนตรีอิเล็กทรอนิกส์

    • อาจนำไปใช้กับเครื่องดนตรีอย่าง Linnstrument ได้
    • สงสัยว่าเซ็นเซอร์จะรบกวนกันเองหรือไม่เมื่อวางเรียงติดกัน

  • ผลิตได้ง่ายกว่าเซ็นเซอร์ Takktile มาก

    • ถ้าวางชั้นวัสดุที่แข็งแรงไว้ระหว่างชิปกับผิว ก็จะใช้แรงกดสูงได้โดยไม่ทำให้แผงวงจรเสียหาย
    • สงสัยว่าส่วนของการเรียนรู้นโยบายเป็นอิสระจากเทคโนโลยีนี้หรือไม่
    • สงสัยว่าโมเดลพึ่งพาเวกเตอร์ทิศทางมากกว่าตำแหน่งการสัมผัสหรือไม่

  • สงสัยว่าสามารถตรวจจับการเปลี่ยนมุมหรือความต่างของแรงกดในงานอย่างการเสียบ USB ได้หรือไม่

    • สงสัยว่าวัสดุผิวหลักเป็นซิลิโคนขึ้นรูปหรือ TPU

  • การจัดเรียงอนุภาคแม่เหล็กให้ขนานกันภายในวัสดุยืดหยุ่นคือจุด突破ที่แท้จริง

    • ดูเหมือนบริษัท Magnequench น่าจะรู้ว่าสามารถฉีดอนุภาคลงในวัสดุชนิดอื่นได้หรือไม่
    • สงสัยว่ากรณีใช้งานที่พบบ่อยที่สุดของอนุภาคเหล่านี้คืออะไร
    • สงสัยว่าจำเป็นต้องใช้ Dragon Skin หรือไม่
    • แนวคิดการผสมอนุภาคแม่เหล็กลงในตัวกลางกึ่งของแข็งน่าสนใจมาก
    • สงสัยว่าการใช้สนามแม่เหล็กภายนอกจะทำให้อณูภาคเปลี่ยนรูปตัวกลางได้หรือไม่

  • กราฟิก "กระบวนการผลิต" เรียบง่ายและดีมาก

  • เคยทำวิจัยด้านการรับสัมผัสของหุ่นยนต์

    • ใช้เซ็นเซอร์ "biotac" ซึ่งแพงมากและเปลี่ยนยาก
    • ข้อดีของ biotac คือสามารถซื้อได้
    • ของส่วนใหญ่ที่พัฒนากันในวงวิชาการซื้อไม่ได้
    • เซ็นเซอร์พวกนี้ดูเจ๋งมาก

  • แพ็กเกจจิ้งทำได้ดี

    • เซ็นเซอร์แบบนี้มีมาหลายสิบปีแล้ว แต่ครั้งนี้การจัดแพ็กเกจดีมาก
    • ฝาครอบที่เปลี่ยนได้เป็นข้อดีใหญ่
    • เซ็นเซอร์ประเภท "ผิวหนัง" ถูกทำมาหลายครั้งแล้ว แต่ที่ผ่านมาเซ็นเซอร์มักถูกรวมอยู่ในส่วนที่สึกหรอง่าย จึงไม่เหมาะกับการผลิต

  • ต้องมีบัญชี Google จึงจะสั่งซื้อได้

    • ได้รับเงินสนับสนุนจาก Meta