ロボット工学の新たなる夜明け：タッチベースのオブジェクト回転

ロボット工学：タッチベースのオブジェクト回転

カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）のエンジニアチームが、画像情報なしで触覚だけで物体を回転させることができるロボットハンドを開発しました。この革新的な手法は、人間が物体を見ずに扱う方法に触発されました。

オブジェクト操作のための触覚によるアプローチ

チームは、4本指のロボットハンドに16個のタッチセンサーを取り付けました。各センサーは約12ドルで、物体が触れているかどうかを検出する単純な機能を持っています。この手法は、低コストで低解像度のタッチセンサーを多数使用し、ロボット内での回転を行うために単純なバイナリ信号（タッチまたは非タッチ）を使用する点がユニークです。

これに対して、他の手法は、高コストで高解像度のタッチセンサーをロボットハンドのごく一部に取り付けることに依存しています。この手法では、センサーが物体に接触する可能性を最小限に抑えるため、システムの感知能力が制限されます。また、テクスチャに関する情報を提供する高解像度のタッチセンサーは非常に難しく、費用もかかるため、実世界の実験に使用することは困難です。

見ずに回転する：タッチによる手の器用さこの動画をYouTubeで見る

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バイナリ信号の力

「このタスクにおいて、物体のテクスチャの詳細は必要ありません。センサーが物体に触れているかどうかの単純なバイナリ信号だけで十分であり、これは非常にシミュレーションしやすく、実世界に転送しやすい」とWang氏は述べています。

チームは、仮想的なロボットハンドが様々な形状の物体を回転させるシミュレーションを使用してシステムを訓練しました。システムは、回転中の任意の時間点で、物体が手のどのセンサーに触れているかを評価します。また、手の関節の現在の位置と前回の動作も評価します。これらの情報を使用して、システムは次の時間点でどの関節がどこに移動する必要があるかをロボットハンドに指示します。

ロボット操作の未来

研究者たちは、システムがまだ出会っていない物体を使用して実際のロボットハンドでシステムをテストしました。ロボットハンドは、トマト、ピーマン、ピーナッツバターの缶、および形状の難しいおもちゃのアヒルなど、さまざまな物体を停止することなく回転させることができました。形状がより複雑な物体ほど回転に時間がかかりました。ロボットハンドは異なる軸周りで物体を回転させることもできました。

チームは現在、より複雑な操作タスクにこの手法を拡張するための研究を行っています。例えば、ロボットハンドがキャッチ、スロー、ジャグリングなどの動作を行えるようにする技術の開発を行っています。「手の操作は、私たち人間にとって非常に一般的なスキルですが、ロボットにとっては非常に複雑です」とWang氏は述べています。「もしロボットにこのスキルを与えることができれば、彼らが実行できるタスクの幅が広がるでしょう」

この開発は、ロボット工学の分野での重要な進歩を示しており、暗闇や視覚的に困難な環境で物体を操作できるロボットの可能性を開拓する可能性があります。

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