Bedeckung eines Roboterfingers mit uSkin: Eine weiche elektronische Haut mit verteilten 3-Achsen-kraftempfindlichen Elementen für Roboterhände

Verteiltes taktiles Fühlen ist entscheidend für eine stabile, subtile und präzise Manipulation, damit ein Roboter Objekte korrekt erkennen und handhaben kann. Derzeit verfügbare Hautsensoren weisen jedoch immer noch häufige Probleme auf, wie komplexe und teure Herstellung oder Schwierigkeiten bei der Integration in Roboterhände. Insbesondere existiert noch kein praktisches verteiltes, weiches Sensorsystem, das verschiedene Teile der Roboterhand abdecken, Kräfte in 3 Achsen messen, eine subzentimeterliche räumliche Dichte aufweisen und gleichzeitig digitale Ausgaben bereitstellen kann. Dieser Brief bespricht uSkin, einen weichen, verteilten 3-Achsen-Kraftsensor für Roboterhände, und präsentiert dessen Implementierung für mehrkurvige Fingerkuppen. Der Sensor ist kostengünstig, einfach herzustellen und kann normalkräfte sowie Scherkräfte messen. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass dieser Sensor eine Hysterese von 10 % für senkrechte Kräfte mit einem maximalen Bereich von 6 N aufweist. Der Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) Wert von 54 dB für eine Last von 0,4 N wurde erreicht, was dem Stand der Technik für diese Art von Sensoren entspricht. Evaluierungsexperimente zeigten auch, dass die verteilten 3-Achsen-Wägezellen Vektoren erzeugen konnten, die die Form von Objekten repräsentieren. Dies eröffnet die Möglichkeit, dass der Sensor zur Klassifizierung unterschiedlicher Formen genutzt werden kann. Darüber hinaus wurde der Fingertipsensor an der Allegro-Hand installiert, und die sich ändernden Kraftmessungen, wenn der Roboter ein Objekt ergreift, werden präsentiert.