Исследователи из Корейского института передовых технологий (Южная Корея), Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (Южная Корея) и Иллинойсского университета в Урбане‑Шампейне (США) разработали надувную оболочку для человекоподобных роботов. Она одновременно смягчает столкновения и помогает определять место контакта с человеком. В качестве прототипа исследователи использовали готовый надувной костюм Бэймакса из мультфильма «Город героев».
Авторы проекта отмечают, что для безопасного взаимодействия робота с человеком важны два подхода: не допускать столкновений, сохраняя расстояние между роботом и объектами и покрыть корпус тактильными датчиками, которые обнаруживают само прикосновение. В проекте BaymaxSkin эти подходы попытались объединить.
Надувной костюм образует вокруг робота мягкую прослойку. Даже если человек надавит на неё, то до металлических деталей останется запас пространства. При этом сама деформация оболочки становится сигналом, с помощью которого система фиксирует контакт.
Внутри надувного костюма установили 116 ToF‑датчиков VL53L5CX, объединённых в 16 модулей. Сенсоры расположили под углом 45°, чтобы вместе они образовывали круговое покрытие отдельных частей тела. Всю систему исследователи опрашивают с частотой 20 Гц. Сам датчик VL53L5CX — серийный многозонный ToF‑сенсор STMicroelectronics. Он излучает инфракрасный свет и по времени его возвращения измеряет расстояние до поверхности.
Датчики направили на внутреннюю сторону белой оболочки. Когда человек касается костюма, ткань прогибается и расстояния, которые видят сенсоры, меняются. Даже небольшой предмет деформирует сравнительно большую область мягкой оболочки, поэтому изменение легче зарегистрировать.
При этом оболочка робота изменяется не только при контакте с окружающими объектами: если робот поднимает руку или сгибает локоть, его «тело» тоже перемещается. Чтобы отличать такие изменения от настоящего контакта, исследователи обучили многослойный перцептрон. Нейросеть получает угля суставов и предсказывает, как должна выглядеть точечная 3D‑модель внутренней поверхности оболочки.
Источник: habr.com