Laboratory Automation: Precision Insertion with Adaptive Fingers utilizing Contact through Sliding with Tactile-based Pose Estimation

要約

マイクロウェルプレートは、厚さが数センチメートルで、中にウェルが入った化学実験や生物学実験で一般的に使用される装置です。
私たちが解決しようとしている課題は、高さ数ミリの溝のあるウェルプレートホルダーにそれらを置く（挿入する）ことです。
私たちの挿入タスクには以下の側面があります: 1) ウェルプレートとウェルプレートホルダーの位置と姿勢の検出には不確実性があります、2) 要求される精度はミリメートルからサブミリメートルのオーダーです、3)
ウェルプレートホルダーが固定されておらず外力で動く、4) 溝が浅い、5) 溝の幅が狭い。
これらの課題に対処するために、私たちは、a) 指の位置を正確に検出する適応型フィンガーグリッパー ((1) の場合)、b) 触覚センサーを使用した把握物体の姿勢推定 ((1) の場合)、c) ウェルを挿入する方法を開発しました。
ホルダーの端との接触を維持しながらウェルプレートをスライドさせてプレートをターゲットホルダーに挿入します（(2-4)の場合）、および d) 端の方向を推定し、ホルダーが接触しないようにウェルプレートの位置を合わせます。
エッジに接触したまま移動します（(5)の場合）。
ノイズが追加されたにもかかわらず、ウェルプレートの挿入タスクでは非常に高い成功率を示しました。
付属のビデオは次のリンクからご覧いただけます: https://drive.google.com/file/d/1UxyJ3XIxqXPnHcpfw-PYs5T5oYQxoc6i/view?usp=sharing

要約(オリジナル)

Micro well-plates are commonly used apparatus in chemical and biological experiments that are a few centimeters in thickness with wells in them. The task we aim to solve is to place (insert) them onto a well-plate holder with grooves a few millimeters in height. Our insertion task has the following facets: 1) There is uncertainty in the detection of the position and pose of the well-plate and well-plate holder, 2) the accuracy required is in the order of millimeter to sub-millimeter, 3) the well-plate holder is not fastened, and moves with external force, 4) the groove is shallow, and 5) the width of the groove is small. Addressing these challenges, we developed a) an adaptive finger gripper with accurate detection of finger position (for (1)), b) grasped object pose estimation using tactile sensors (for (1)), c) a method to insert the well-plate into the target holder by sliding the well-plate while maintaining contact with the edge of the holder (for (2-4)), and d) estimating the orientation of the edge and aligning the well-plate so that the holder does not move when maintaining contact with the edge (for (5)). We show a significantly high success rate on the insertion task of the well-plate, even though under added noise. An accompanying video is available at the following link: https://drive.google.com/file/d/1UxyJ3XIxqXPnHcpfw-PYs5T5oYQxoc6i/view?usp=sharing

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