RobotSweater: Scalable, Generalizable, and Customizable Machine-Knitted Tactile Skins for Robots

要約

ロボットが環境を認識し、反応するためには、触覚の感知が不可欠である。しかし、ロボットに大規模かつ柔軟な触覚スキンを作ることは、依然として課題となっています。工業用機械編みは、カスタマイズ可能なファブリックを製造するソリューションを提供します。産業用機械編みは、機能糸とともに、ロボットの触覚スキンを作ることができる高度にカスタマイズ可能な回路を製造することができます。本研究では、ロボットに簡単に装着できる機械編みの感圧触覚皮膚「RobotSweater」を紹介する。我々は、市販の糸を使用してパラメータ化された多層触覚スキンを設計・製作し、平坦なテストベッドと曲面の両方でセンサーの特性を評価し、その堅牢な接触検出、多接触定位、および圧力検出機能を示す。センサーは、プログラム可能な工業用ニットマシンを用いた確立された繊維製造プロセスを用いて製造されており、高度なカスタマイズが可能で低コストです。また、繊維製品であるため、さまざまなロボットの曲面にフィットしやすく、親しみやすい外観を持つセンサーとなっています。この触覚スキンを用いて、(1)ロボットアームの人間によるリードスルー制御、(2)移動ロボットと人間とのインタラクション、の2つのアプリケーションにおいて、触覚フィードバックによる閉ループ制御を行っています。

要約(オリジナル)

Tactile sensing is essential for robots to perceive and react to the environment. However, it remains a challenge to make large-scale and flexible tactile skins on robots. Industrial machine knitting provides solutions to manufacture customizable fabrics. Along with functional yarns, it can produce highly customizable circuits that can be made into tactile skins for robots. In this work, we present RobotSweater, a machine-knitted pressure-sensitive tactile skin that can be easily applied on robots. We design and fabricate a parameterized multi-layer tactile skin using off-the-shelf yarns, and characterize our sensor on both a flat testbed and a curved surface to show its robust contact detection, multi-contact localization, and pressure sensing capabilities. The sensor is fabricated using a well-established textile manufacturing process with a programmable industrial knitting machine, which makes it highly customizable and low-cost. The textile nature of the sensor also makes it easily fit curved surfaces of different robots and have a friendly appearance. Using our tactile skins, we conduct closed-loop control with tactile feedback for two applications: (1) human lead-through control of a robot arm, and (2) human-robot interaction with a mobile robot.

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arxiv.jp, DeepL