Optical Tactile Sensing for Aerial Multi-Contact Interaction: Design, Integration, and Evaluation

要約

複数の力を検出するための分散型触覚センシングは、さまざまな空中ロボット インタラクション タスクにとって重要です。
ただし、ドローンの現在の接触検知ソリューションは単一のエンドエフェクター センサーのみを活用しており、分散型の複数接触検知を提供することはできません。
ドローンの底部に簡単に取り付けられるように設計されており、大きく湾曲した柔らかい感知面、中空構造、新しい照明システムを備えた光学式触覚センサーを提案します。
わずか 2 cm 離れている場合でも、弊社のソフトウェア パイプラインを使用して複数の接触を同時に検出できます。これにより、実際の 3D 接触位置 (mm) と 3D 力ベクトル (N) の量が、それぞれ 1.5 mm と 0.17 N の精度で得られます。
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私たちは、i) さまざまな止まり木のコンプライアンスの推定とその後の再調整とより硬い止まり木への着陸、および ii) まばらな障害物のマッピングに関連する 2 つのデモを使用して、センサーの適用性と信頼性をオンボードかつリアルタイムで実証します。
当社の分散型触覚センサーの実装は、複雑な環境と対話し、その中でナビゲートできる多用途ロボットとしてのドローンの可能性を最大限に引き出すための重要な一歩を表しています。

要約(オリジナル)

Distributed tactile sensing for multi-force detection is crucial for various aerial robot interaction tasks. However, current contact sensing solutions on drones only exploit single end-effector sensors and cannot provide distributed multi-contact sensing. Designed to be easily mounted at the bottom of a drone, we propose an optical tactile sensor that features a large and curved soft sensing surface, a hollow structure and a new illumination system. Even when spaced only 2 cm apart, multiple contacts can be detected simultaneously using our software pipeline, which provides real-world quantities of 3D contact locations (mm) and 3D force vectors (N), with an accuracy of 1.5 mm and 0.17 N respectively. We demonstrate the sensor’s applicability and reliability onboard and in real-time with two demos related to i) the estimation of the compliance of different perches and subsequent re-alignment and landing on the stiffer one, and ii) the mapping of sparse obstacles. The implementation of our distributed tactile sensor represents a significant step towards attaining the full potential of drones as versatile robots capable of interacting with and navigating within complex environments.

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