Interaction force estimation for tactile sensor arrays: Toward tactile-based interaction control for robotic fingers

要約

相互作用力を正確に推定することは、ロボット システムで精緻で器用な制御を実現するために非常に重要です。
触覚センサー アレイは豊富なセンシング機能を提供しますが、その効果的な使用は、キャリブレーションの複雑さ、非線形性、変形などの課題によって制限されてきました。
この論文では、触覚センサーアレイを使用して 3D 力推定を取得する新しい方法を提示することで、これらの問題に取り組みます。
特定の力の成分や分断された力の成分に焦点を当てた既存のアプローチとは異なり、私たちの方法は、分散センサーのアレイにわたる完全な 3D 相互作用力を推定し、包括的なリアルタイムのフィードバックを提供します。
体系的なデータ収集とモデルのトレーニングを通じて、私たちのアプローチは従来の方法の限界を克服し、正確で信頼性の高い触覚ベースの力推定を実現します。
さらに、この推定をリアルタイム制御ループに統合し、正確なロボット操作に不可欠な暗黙的で安定した力の調整を可能にします。
uSkin センサーを備えた Allegro ロボット ハンドの実験的検証により、リアルタイム制御における当社のアプローチの有効性と、ロボットの適応性と器用性を向上させるその能力が実証されました。

要約(オリジナル)

Accurate estimation of interaction forces is crucial for achieving fine, dexterous control in robotic systems. Although tactile sensor arrays offer rich sensing capabilities, their effective use has been limited by challenges such as calibration complexities, nonlinearities, and deformation. In this paper, we tackle these issues by presenting a novel method for obtaining 3D force estimation using tactile sensor arrays. Unlike existing approaches that focus on specific or decoupled force components, our method estimates full 3D interaction forces across an array of distributed sensors, providing comprehensive real-time feedback. Through systematic data collection and model training, our approach overcomes the limitations of prior methods, achieving accurate and reliable tactile-based force estimation. Besides, we integrate this estimation in a real-time control loop, enabling implicit, stable force regulation that is critical for precise robotic manipulation. Experimental validation on the Allegro robot hand with uSkin sensors demonstrates the effectiveness of our approach in real-time control, and its ability to enhance the robot’s adaptability and dexterity.

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