Compact LED-Based Displacement Sensing for Robot Fingers

要約

このホワイトペーパーでは、ロボットフィンガーに統合するために設計されたセンサーを紹介します。そこでは、外部接触によって誘導される変位に関する情報を提供できます。
私たちのセンサーは、LEDを使用して、透明なエラストマーで接続された2つのプレート間の変位を感知します。
力が指に塗られると、エラストマーが変位し、LED信号が変化します。
両方の光エミッターとしてLEDを使用すると、このコンテキストでレシーバーが高い感度が得られ、そのようなエミッタと受信機のペアが非常に小さな変位を検出できることを示します。
監視された学習モデルが生の信号から完全な力とトルクデータを予測する能力をテストし、指に適用される3方向の力の3方向に0.05から0.07 Nの間の平均誤差を取得することにより、センサーのスタンドアロン性能を特徴付けます。
私たちの方法では、増幅エレクトロニクス、低コストの製造、完全な手への容易な統合、高い過負荷せん断力と曲げトルクを備えた指サイズのパッケージを可能にし、完全な操作タスクへの将来の適用性を示唆しています。

要約(オリジナル)

In this paper, we introduce a sensor designed for integration in robot fingers, where it can provide information on the displacements induced by external contact. Our sensor uses LEDs to sense the displacement between two plates connected by a transparent elastomer; when a force is applied to the finger, the elastomer displaces and the LED signals change. We show that using LEDs as both light emitters an receivers in this context provides high sensitivity, allowing such an emitter and receiver pairs to detect very small displacements. We characterize the standalone performance of the sensor by testing the ability of a supervised learning model to predict complete force and torque data from its raw signals, and obtain a mean error between 0.05 and 0.07 N across the three directions of force applied to the finger. Our method allows for finger-size packaging with no amplification electronics, low cost manufacturing, easy integration into a complete hand, and high overload shear forces and bending torques, suggesting future applicability to complete manipulation tasks.

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