AST-2: Single and bi-layered 2-D acoustic soft tactile skin

要約

この論文は、2D 触覚特徴推定の精度を大幅に向上させることを主な目的として、音響ソフト触覚 (AST) スキンの革新的でコスト効率の高い設計を提示することを目的としています。
既存の課題は、費用対効果の高いソリューションを使用して、特に接触形状特性に関する正確な触覚特徴推定を達成することにあります。
私たちは、感知面の下の 2 層にある専用の音響チャネルを通じて音響エネルギーを利用し、振幅変調を分析することで、感知面上の相互作用を効果的にデコードでき、それによって触覚特徴の推定が向上すると仮説を立てています。
私たちのアプローチには、音響信号の発信と受信を担当するハードウェア コンポーネントを明確に分離することが含まれており、その結果、モジュール式で高度にカスタマイズ可能なスキン設計が実現します。
実際のテストでは、この新しい設計の有効性が実証されており、接触垂直抗力 (MAE < 0.8 N)、2D 接触位置特定 (MAE < 0.7 mm)、および接触表面直径 (MAE < 0.3 mm) の推定において驚くべき精度が達成されています。 結論として、AST スキンは、その革新的なデザインとモジュール式アーキテクチャにより、触覚特徴推定の課題にうまく対処します。 発表された結果は、さまざまな触覚特徴を正確に推定する能力を示しており、これがロボットアプリケーションにとって実用的でコスト効率の高いソリューションになります。

要約(オリジナル)

This paper aims to present an innovative and cost-effective design for Acoustic Soft Tactile (AST) Skin, with the primary goal of significantly enhancing the accuracy of 2-D tactile feature estimation. The existing challenge lies in achieving precise tactile feature estimation, especially concerning contact geometry characteristics, using cost-effective solutions. We hypothesise that by harnessing acoustic energy through dedicated acoustic channels in 2 layers beneath the sensing surface and analysing amplitude modulation, we can effectively decode interactions on the sensory surface, thereby improving tactile feature estimation. Our approach involves the distinct separation of hardware components responsible for emitting and receiving acoustic signals, resulting in a modular and highly customizable skin design. Practical tests demonstrate the effectiveness of this novel design, achieving remarkable precision in estimating contact normal forces (MAE < 0.8 N), 2D contact localisation (MAE < 0.7 mm), and contact surface diameter (MAE < 0.3 mm). In conclusion, the AST skin, with its innovative design and modular architecture, successfully addresses the challenge of tactile feature estimation. The presented results showcase its ability to precisely estimate various tactile features, making it a practical and cost-effective solution for robotic applications.

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