CompdVision: Combining Near-Field 3D Visual and Tactile Sensing Using a Compact Compound-Eye Imaging System

要約

自動化技術の進歩に伴い、ロボット用途におけるコンパクトでマルチモーダルなセンサーのニーズが高まっています。
この需要に応えるために、近接場 3D 視覚と触覚センシングを組み合わせた新しいセンサーである CompdVision を紹介します。
このセンサーは、22$\times$14$\times$14 mm の寸法を持ち、複眼イメージング システムを活用して、デュアル モダリティを損なうことなくコンパクトなフォーム ファクターを実現します。
CompdVision は 2 種類のビジョンユニットを使用して、多様なセンシング要件に対応します。
遠焦点レンズを備えたステレオユニットは、透明なエラストマーを通して見ることができるため、接触面を超えた深さの推定が容易になります。一方、近焦点レンズを備えた触覚ユニットは、エラストマーに埋め込まれたマーカーの動きを追跡して接触変形を取得します。
実験結果により、3D 視覚および触覚センシングにおけるセンサーの優れた性能が検証されました。
このセンサーは、表面から 70mm の範囲内で効果的な深度推定を実証します。
さらに、接線方向および法線方向の力の測定において高い精度を記録します。
デュアルモダリティとコンパクトな設計により、センサーは複雑なロボットタスクのための多用途ツールになります。

要約(オリジナル)

As automation technologies advance, the need for compact and multi-modal sensors in robotic applications is growing. To address this demand, we introduce CompdVision, a novel sensor that combines near-field 3D visual and tactile sensing. This sensor, with dimensions of 22$\times$14$\times$14 mm, leverages the compound eye imaging system to achieve a compact form factor without compromising its dual modalities. CompdVision utilizes two types of vision units to meet diverse sensing requirements. Stereo units with far-focus lenses can see through the transparent elastomer, facilitating depth estimation beyond the contact surface, while tactile units with near-focus lenses track the movement of markers embedded in the elastomer to obtain contact deformation. Experimental results validate the sensor’s superior performance in 3D visual and tactile sensing. The sensor demonstrates effective depth estimation within a 70mm range from its surface. Additionally, it registers high accuracy in tangential and normal force measurements. The dual modalities and compact design make the sensor a versatile tool for complex robotic tasks.

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