Acoustic Soft Tactile Skin (AST Skin)

要約

Acoustic Soft Tactile (AST) スキンは、静的な法線力とその接触位置を測定できる、柔軟で柔軟な低コストの新しいセンサーです。
このレターでは、AST 皮膚の設計、製造、および実験的評価について説明します。
提案された AST スキンには、感知面の下に並列に配置されたいくつかの音響チャネル (AC) があります。
スピーカーユニットからの基準音響波は、これらの AC を伝搬します。
接触力下での AC の変形は音波を変調し、マイクロフォンによって記録された変調の変化は、力の大きさとアクションの位置を測定するために使用されます。
ASTスキンの性能を検証するために、静的な力のキャリブレーション方法を使用しました。
当社の 2 つの最適な AST 構成は、(i) 0 ～ 30 N の範囲で $\pm$ 1.5 N の許容範囲内で力測定の 93% 以上を実行し、(ii) 96% 以上の精度で接触位置を予測することができます。
さらに、AST スキンと市販の Xela uSkin センサーを使用してロボットによる押し込み実験を行い、相互作用力の測定において AST スキンが Xela センサーより優れていることを示しました。
さらなる開発により、提案された AST スキンは、オブジェクトの把握や操作など、さまざまなロボット タスクに使用される可能性があります。

要約(オリジナル)

Acoustic Soft Tactile (AST) skin is a novel soft-flexible, low-cost sensor that can measure static normal forces and their contact location. This letter presents the design, fabrication, and experimental evaluation of AST skin. The proposed AST skin has some Acoustic channels(s) (ACs) arranged in parallel below the sensing surface. A reference acoustic wave from a speaker unit propagates through these ACs. The deformation of ACs under the contact force modulates the acoustic waves, and the change in modulation recorded by a microphone is used to measure the force magnitude and the location of the action. We used a static force calibration method to validate the performance of the AST skin. Our two best AST configurations are capable of (i) making more than 93% of their force measurements within $\pm$ 1.5 N tolerances for a range of 0-30 N and (ii) predicting contact locations with more than 96% accuracy. Furthermore, we conducted a robotic pushing experiment with the AST skin and an off-the-shelf Xela uSkin sensor, which showed that the AST skin outperformed the Xela sensor in measuring the interaction forces. With further developments, the proposed AST skin has the potential to be used for various robotic tasks such as object grasping and manipulation.

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