Robotların, insanlar veya diğer canlılar kadar hassas dokunma hissine sahip olması zor olsa da bu alandaki her gelişme süreci bir adım daha ileri taşıyor. Dünyanın en önemli bilim ve araştırma kuruluşlarından biri olan Max Planck Institute for Intelligent Systems (Max Planck Enstitüsü Akıllı Sistemler Bölümü), robotların da çevrelerini insanlar ve hayvanlar kadar hassas bir şekilde hissetmesini sağlamak için “Insight” adı verilen dokunsal (haptik) bir sensör geliştirdi.
Robotik alanında dokunma ve algılama üzerine çalışan bir grup bilim insanının geliştirdiği dokunsal sensörler, parmağa dışarıdan herhangi bir kuvvet uygulandığı anda esnek dış kabuğunun deformasyonu sonucu derin sinir ağını kullanarak üç boyutlu bir kuvvet haritası çıkarıyor ve tıpkı insan parmağının ucu gibi hassas ve sağlam çıkarımlar yapıyor.
Algoritma, ışıktaki en küçük değişikliği tespit edip kuvvetin yönünü ve gücünü hesaplıyor
Parmağın LED halkalarıyla aydınlatılan görüntülerini renkli olarak kaydeden 160 derecelik küçük bir balık gözü kamera bulunuyor. Kamera, sensör kabuğuna dokunulduğunda görüntüleri kaydedip ışıktaki değişiklikleri izliyor. Ardından makine öğrenme modelleri sayesinde parmağın nesneye temas ettiği bölgeler ve kuvvetin yönü ortaya çıkarılıyor. Tüm bu işlemlerin hepsi bir saniyeden kısa sürede gerçekleşiyor.
Bilim insanları, bu teknolojiyi Nature Machine Intelligence dergisinde yayınlanan bir makalede başparmak şeklindeki bir sensör üzerinden anlatıyor. Burada yer alan haptik sensör parmaktaki kemiğin işlevini gören sert bir iskeletin içerisinde yer alıyor. Yapıyı ayakta tutan bu iskelet elastomerden yapılmış yumuşak parmak dokusu benzeri malzemeyle kaplanıyor.
Bu yapı yumuşak doku özelliği sağlarken opak gri dış yapısı içeriye ışık girmesini engelliyor. Bu durum içeride yer alan kameranın LED ışıkları doğru bir şekilde okuması için önemli bir ayrıntı çünkü kameralar yüzeydeki en ufak deformasyonları algılabileyecek özelliklere sahip. Öyle ki bilim insanları test aşamasına sensörün yerçekimine göre bile kendi yönelimini hissedebildiğini yani bu ufak değişimdeki veriyi bile işleyebildiğini not düşüyor.
Makine öğrenimi modelini eğitmek ve verileri toplamak için üç haftadan uzun bir süre çeşitli testler gerçekleştiren ekip 200 binden fazla ölçüm üretmiş. Çeşitli temas kuvvetleriyle farklı aralıklarda yapılan deneyler Insight’in mekanik tasarımındaki eksiklerin belirlenmesine de yardımcı oluyor.
Makaleyi yayınlayan araştırmacılar robotik parmağa uygulanan kuvvetinin yönünü ve gücünü milisaniyeler içerisinde tespit etmenin farklı şekil ve durumlarda hassas işlemler yapan çeşitli robot parçaları için fark yaratacak bir değişiklik olduğunu söylüyor. Konunun detaylı olarak ele alındığı videoya aşağıdan ulaşabilirsiniz.
Striving to improve touch sensing in #robotics, scientists published a paper in @Nature Machine Intelligence, presenting a thumb-shaped sensor with a camera hidden inside. This #research invention significantly improves a #robot haptic perception https://t.co/Aknt6isYhn @GMartius pic.twitter.com/5CtJFeg8ot
— Intelligent Systems (@MPI_IS) February 26, 2022
Görsel: Max Planck Institute for Intelligent Systems, YouTube
