Un team di ricercatori dell'ETH di Zurigo in Svizzera ha recentemente sviluppato un sensore tattile ottico multicamera (cioè, un sensore tattile basato su dispositivi ottici) che raccoglie informazioni sulla distribuzione della forza di contatto applicata alla sua superficie. Questo sensore, presentato in un articolo prepubblicato su arXiv, potrebbe essere utilizzato per sviluppare pelli robotiche morbide basate su algoritmi di visione artificiale.

"Rispetto alle capacità di visione che i robot possono ottenere utilizzando le moderne fotocamere, il senso del tatto nei robot è molto poco sviluppato, " Camill Trueeb, Carmelo Sferrazza e Raffaello D'Andrea, i ricercatori che hanno condotto lo studio, detto Tech Xplore Via Posta Elettronica. "Le pelli tattili basate sulla visione mirano a colmare questa lacuna, sfruttando le capacità dei sensori di visione e degli algoritmi di intelligenza artificiale all'avanguardia, beneficiando dell'accessibilità di grandi quantità di dati e della potenza di calcolo."

Il sensore ottico tattile sviluppato da Trueeb, Sferrazza e D"Andrea si compone di quattro telecamere poste sotto un morbido, materiale trasparente che contiene una diffusione incorporata di particelle sferiche al suo interno. Le telecamere tracciano il movimento di queste particelle sferiche, che deriva dalla deformazione del materiale quando viene applicata una forza su di esso.

I ricercatori hanno anche sviluppato un'architettura di apprendimento automatico (ML) che analizza il movimento delle particelle sferiche nel materiale. Analizzando questo movimento, questa architettura può ricostruire le forze che stanno causando una deformazione nel materiale, nota anche come distribuzione della forza di contatto.

"Utilizziamo fotocamere relativamente economiche che forniscono contemporaneamente immagini per un totale di circa 65, 000 pixel, " hanno spiegato i ricercatori. "Pertanto, generano una grande quantità di informazioni ad altissima risoluzione, che è l'ideale per un approccio basato sui dati al rilevamento tattile."

Invece di fornire solo i valori di forza totale, come la maggior parte dei sensori di forza standard esistenti per applicazioni di robotica, il sensore sviluppato dai ricercatori offre feedback sulla distribuzione di tutte le forze applicate alla sua superficie morbida, disaccoppiamento delle componenti normale e tangenziale. Grazie alla sua struttura e al design unico, il nuovo sensore multi-camera presenta anche una superficie di contatto più ampia e una struttura più sottile rispetto ad altri sensori tattili basati su fotocamera senza richiedere componenti riflettenti aggiuntivi (ad es. specchi).

"L'uso di più telecamere rende possibile utilizzare questo tipo di sensore tattile per coprire aree più grandi con forme arbitrarie, " hanno detto i ricercatori. "Questo lavoro mostra come le conoscenze acquisite su un sottoinsieme di telecamere possono essere trasferite a telecamere aggiuntive, con conseguente scalabilità, approccio efficiente in termini di dati".

L'intelligenza artificiale, sensore multi-camera potrebbe infine essere ridimensionato su superfici più grandi, consentendo la creazione di pelli robotiche morbide e sensibili. Nel loro recente articolo, i ricercatori discutono su come la loro architettura ML potrebbe essere adattata per facilitare queste applicazioni in futuro.

"Ora abbiamo in programma di estendere le capacità del sensore al fine di ricostruire le informazioni sul contatto con oggetti di forme complesse e generiche, " hanno affermato i ricercatori. "Riteniamo che lo sviluppo di algoritmi di rilevamento debba sempre tenere conto della componente di efficienza dei dati per facilitare l'uso diffuso nella robotica, e quindi seguiremo questa direzione nei lavori futuri, anche."

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