AnySkin: aprender tarefas de altíssima precisão equipando robôs com sensores de toque

AnySkin: detecção tátil plug-and-play para robôs

• Resumo

  • A detecção tátil é reconhecida como uma modalidade importante de percepção, mas é usada com menos frequência do que visão e propriocepção
  • O AnySkin resolve problemas de versatilidade, substituição e reutilização de dados, enfrentando desafios centrais que dificultam o desenvolvimento de soluções eficazes
  • Com base no design simples do ReSkin, ele separa a eletrônica de sensoriamento da interface de sensoriamento para simplificar a integração
  • O AnySkin é o primeiro sensor a oferecer generalização entre instâncias de políticas de manipulação aprendidas

• Principais contribuições

  • Introdução de um processo de fabricação simplificado e de ferramentas de design para criar sensores táteis magnéticos duráveis e facilmente substituíveis, sem adesivo
  • Caracterização da detecção de deslizamento e do aprendizado de políticas com o sensor AnySkin
  • Demonstração de que modelos treinados em uma instância do AnySkin generalizam para novas instâncias, com comparação a soluções táteis existentes como DIGIT e ReSkin

• Características do AnySkin

  • Um sensor em forma de pele feito para toque robótico, fácil de montar, compatível com vários efetuadores finais de robôs e capaz de generalizar para novas instâncias da pele
  • Detecta contato por meio da distorção do campo magnético gerada na superfície sensora com partículas de ferro magnetizadas
  • A superfície flexível é fisicamente separada da eletrônica, podendo ser substituída facilmente em caso de dano

Aprendizado de políticas e substituição da pele

• Exemplos em vídeo
  • A política aprendida por clonagem comportamental continua funcionando com sucesso em três tarefas mesmo após a troca da pele
  • Deslizar cartão
  • Inserção de plugue
  • Inserção de USB

Resultados de generalização entre instâncias

• Detecção de deslizamento

  • O AnySkin consegue detectar o deslizamento de objetos agarrados
  • Um modelo LSTM treinado com dados de 30 objetos do cotidiano consegue prever eventos de deslizamento com 92% de precisão

• Visualização do sinal bruto

  • A eletrônica de sensoriamento inclui cinco magnetômetros que medem a densidade de fluxo magnético em três eixos
  • No vídeo, é possível ver a visualização bruta dos sinais do AnySkin

Resultados experimentais

Processo de fabricação

• Método de fabricação
  • O AnySkin é feito curando, no molde de duas partes mostrado acima, uma mistura em proporção 1:1:2 de Smooth-On DragonSkin 10 Slow e partículas magnéticas MQFP-15-7(25μm)
  • A pele curada é magnetizada com um magnetizador pulsado
  • Os arquivos de design da ponta do gripper são fornecidos como open source

Resumo do GN⁺

• O AnySkin é uma solução inovadora para detecção tátil em robôs, resolvendo versatilidade, substituição e reutilização de dados
• As políticas aprendidas continuam válidas mesmo após a troca da pele, e a generalização entre instâncias é possível
• Apresenta alta precisão em aplicações práticas como detecção de deslizamento
• Outros produtos com funções semelhantes incluem DIGIT e ReSkin

[GN⁺]

Comentários no Hacker News

• É possível injetar partículas magnéticas em borracha de silicone e magnetizá-las; depois, usando um magnetômetro para detectar mudanças no campo magnético, dá para detectar a deformação da borracha e analisar os "pontos de pressão" na superfície

  • A consistência é mantida durante o processo de fabricação, tornando-as peças substituíveis que não precisam de recalibração
  • Sensores táteis avançados ficam mais parecidos com parafusos cortados por máquina do que com pregos feitos à mão sob medida

• Essa tecnologia é muito impressionante

  • Fico me perguntando se daria para usar isso na separação de lixo e recicláveis
  • Fico me perguntando se seria possível recalibrar mesmo com contaminação ou com o passar do tempo
  • Fico me perguntando se daria para lavar tomates e remover os talos
  • Quero fazer um trackpad com essa tecnologia
  • Fico me perguntando qual seria a resolução
  • Fico me perguntando se seria possível fornecer pressão, inclinação etc. sem sacrificar a resolução
  • Fico me perguntando o quão estranho seria se parecesse estar tocando pele

• O chip magnetômetro de 3 eixos é a chave

  • Durante a etapa de magnetização, as partículas magnéticas ficam alinhadas em paralelo
  • É uma tecnologia interessante que poderia ser usada em uma oficina caseira

• Parece útil para instrumentos musicais eletrônicos

  • Poderia ser usado em instrumentos como o Linnstrument
  • Fico me perguntando se os sensores interferem entre si quando ficam lado a lado

• É muito mais fácil de fabricar do que o sensor Takktile

  • Se houver uma camada forte entre o chip e a pele, é possível aplicar forças altas sem danificar a placa de circuito
  • Fico me perguntando se a parte de aprendizado da política é independente da tecnologia
  • Fico me perguntando se o modelo depende mais do vetor de direção do que da posição de contato

• Fico me perguntando se ele detecta mudanças de ângulo ou diferenças de pressão em tarefas como inserir um USB

  • Fico me perguntando se o principal material da pele é silicone moldado ou TPU

• O verdadeiro avanço é posicionar partículas magnéticas em paralelo dentro de um meio flexível

  • A empresa Magnequench provavelmente saberia se dá para injetar partículas em outros materiais
  • Fico me perguntando quais são os casos de uso mais comuns para essas partículas
  • Fico me perguntando se é realmente necessário usar Dragon Skin
  • A ideia de misturar partículas magnéticas em um meio semissólido é interessante
  • Fico me perguntando se aplicar um campo magnético externo poderia fazer as partículas deformarem o meio

• O gráfico do "processo de fabricação" é muito simples e bom

• Já fiz pesquisa em tato robótico

  • Usei sensores "biotac", que são muito caros e difíceis de substituir
  • A vantagem do biotac é que ele pode ser comprado
  • A maioria das coisas desenvolvidas no meio acadêmico não pode ser comprada
  • Esses sensores parecem muito legais

• A apresentação é boa

  • Sensores desse tipo existem há décadas, mas a apresentação desta vez é boa
  • A capa substituível é uma grande vantagem
  • Sensores do tipo "pele" já foram feitos muitas vezes, mas como o sensor ficava na parte sujeita a desgaste, isso não era adequado para produção

• É preciso ter uma conta Google para fazer o pedido

  • Houve financiamento da Meta