EasyCalib: Simple and Low-Cost In-Situ Calibration for Force Reconstruction with Vision-Based Tactile Sensors

要約

視覚触覚センサーに代表されるエラストマーベースの触覚センサーの場合、力の再構成には機械的パラメーター (ヤング率とポアソン比) の日常的な校正が重要であることが示されています。
ただし、正確な力の測定を既存の現場校正方法に依存しているため、費用対効果が高く柔軟な用途が制限されます。
この記事では、接触変形の比較のみに依存する新しい現場校正スキームを提案します。
垂直接触理論とねじり接触理論の詳細な導出に基づいて、シンプルで低コストの校正デバイス EasyCalib を設計し、広範な有限要素解析を通じてその有効性を検証しました。
また、実際のアプリケーションにおける EasyCalib の精度を調査し、得られた機械的パラメータに基づいて正確な接触分散力の再構築が実現できることを実証しました。
EasyCalib は、ハードウェア コストの低さ、操作の容易さ、技術的専門知識への依存度の低さのバランスをとっており、実際の視覚触覚センサーの幅広い用途に必要な精度保証を提供することが期待されています。

要約(オリジナル)

For elastomer-based tactile sensors, represented by visuotactile sensors, routine calibration of mechanical parameters (Young’s modulus and Poisson’s ratio) has been shown to be important for force reconstruction. However, the reliance on existing in-situ calibration methods for accurate force measurements limits their cost-effective and flexible applications. This article proposes a new in-situ calibration scheme that relies only on comparing contact deformation. Based on the detailed derivations of the normal contact and torsional contact theories, we designed a simple and low-cost calibration device, EasyCalib, and validated its effectiveness through extensive finite element analysis. We also explored the accuracy of EasyCalib in the practical application and demonstrated that accurate contact distributed force reconstruction can be realized based on the mechanical parameters obtained. EasyCalib balances low hardware cost, ease of operation, and low dependence on technical expertise and is expected to provide the necessary accuracy guarantees for wide applications of visuotactile sensors in the wild.

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