F3T: A soft tactile unit with 3D force and temperature mathematical decoupling ability for robots

要約

人間の皮膚は、接触力や環境温度を感知する優れた能力を示し、微妙な操作に不可欠な複雑な情報を提供します。
ソフト触覚センサーの最近の進歩にも関わらず、信号を正確に分離すること、特に力を方向や温度から分離することには大きな課題が残されており、その結果、ロボットの高度なアプリケーション要件を満たすことができません。
この研究では、垂直圧力、全方向接線力、および温度の分離測定と数学的分離を実現するように設計された多層ソフトセンサーユニット (F3T) を提案します。
私たちは、あらゆる方向の法線力と接線力の物理的な分離を容易にする、フローティングマウンテン多層コンデンサーを備えた円形同軸磁気フィルムを開発しました。
さらに、触覚センサーの上にイオンゲルベースの温度感知フィルムを組み込みました。
このセンサーは外部の圧力や変形に強いため、温度を測定でき、重要なことに、環境温度の変化によって引き起こされるコンデンサーの誤差を排除できます。
この革新的な設計により、複数の信号の分離測定が可能になり、より高度なロボットの動作制御、自律的な意思決定、およびタスク計画の進歩への道が開かれます。

要約(オリジナル)

The human skin exhibits remarkable capability to perceive contact forces and environmental temperatures, providing intricate information essential for nuanced manipulation. Despite recent advancements in soft tactile sensors, a significant challenge remains in accurately decoupling signals – specifically, separating force from directional orientation and temperature – resulting in fail to meet the advanced application requirements of robots. This research proposes a multi-layered soft sensor unit (F3T) designed to achieve isolated measurements and mathematical decoupling of normal pressure, omnidirectional tangential forces, and temperature. We developed a circular coaxial magnetic film featuring a floating-mountain multi-layer capacitor, facilitating the physical decoupling of normal and tangential forces in all directions. Additionally, we incorporated an ion gel-based temperature sensing film atop the tactile sensor. This sensor is resilient to external pressure and deformation, enabling it to measure temperature and, crucially, eliminate capacitor errors induced by environmental temperature changes. This innovative design allows for the decoupled measurement of multiple signals, paving the way for advancements in higher-level robot motion control, autonomous decision-making, and task planning.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google