AnySkin : apprendre des tâches ultra-précises en équipant les robots de capteurs tactiles

AnySkin : détection tactile robotique plug-and-play

• Résumé

  • La perception tactile est reconnue comme une modalité de détection importante, mais elle est moins utilisée que la vision et la proprioception
  • AnySkin résout des défis majeurs qui freinent le développement de solutions efficaces, en traitant les problèmes de polyvalence, de remplaçabilité et de réutilisation des données
  • En s'appuyant sur la conception simple de ReSkin, il sépare l'électronique de détection de l'interface de détection afin de simplifier l'intégration
  • AnySkin est le premier capteur à offrir une généralisation inter-instances des politiques de manipulation apprises

• Contributions principales

  • Présentation d'un processus de fabrication simplifié et d'outils de conception pour créer des capteurs tactiles magnétiques durables, facilement remplaçables et sans adhésif
  • Caractérisation de la détection de glissement et de l'apprentissage de politiques avec le capteur AnySkin
  • Démonstration qu'un modèle appris sur une instance d'AnySkin se généralise à de nouvelles instances, avec une comparaison aux solutions tactiles existantes comme DIGIT et ReSkin

• Caractéristiques d'AnySkin

  • Un capteur de peau conçu pour le toucher robotique, facile à assembler, compatible avec divers end effectors robotiques et généralisable à de nouvelles instances de peau
  • Il détecte le contact via la distorsion du champ magnétique générée à la surface de détection contenant des particules de fer magnétisées
  • La surface flexible est physiquement séparée de l'électronique, ce qui permet un remplacement facile en cas de dommage

Apprentissage de politiques et remplaçabilité de la peau

• Exemples vidéo
  • Une politique apprise par imitation comportementale reste performante sur trois tâches même après remplacement de la peau
  • Balayage de carte
  • Insertion de fiche
  • Insertion USB

Résultats de généralisation inter-instances

• Détection de glissement

  • AnySkin peut détecter le glissement d'un objet saisi
  • Un modèle LSTM entraîné sur des données de 30 objets du quotidien peut prédire les événements de glissement avec une précision de 92 %

• Visualisation du signal brut

  • L'électronique de détection comprend cinq magnétomètres qui mesurent la densité de flux magnétique sur trois axes
  • Une visualisation brute des signaux d'AnySkin est visible dans la vidéo

Résultats expérimentaux

Processus de fabrication

• Méthode de fabrication
  • AnySkin est fabriqué en mélangeant du Smooth-On DragonSkin 10 Slow et des particules magnétiques MQFP-15-7(25μm) dans un ratio 1:1:2, puis en faisant durcir le mélange dans le moule en deux parties illustré ci-dessus
  • La peau durcie est magnétisée à l'aide d'un magnétiseur à impulsion
  • Les fichiers de conception des embouts de préhenseur sont disponibles en open source

Le résumé de GN⁺

• AnySkin est une solution innovante qui répond aux enjeux de polyvalence, de remplaçabilité et de réutilisation des données dans la détection tactile robotique
• Les politiques apprises restent valides après remplacement de la peau et permettent une généralisation inter-instances
• Il montre une grande précision dans des applications pratiques comme la détection de glissement
• Parmi les produits similaires figurent DIGIT et ReSkin

[GN⁺]

Commentaires Hacker News

• En injectant des particules magnétiques dans du caoutchouc de silicone puis en l’aimantant, on peut détecter la déformation du caoutchouc et analyser les « points de pression » à la surface en mesurant les variations du champ magnétique avec un magnétomètre

  • La constance du processus de fabrication en fait une pièce remplaçable qui ne nécessite pas de recalibrage
  • Les capteurs tactiles avancés deviennent plus proches de vis découpées à la machine que de clous forgés à la main sur mesure

• Cette technologie est très impressionnante

  • Je me demande si elle pourrait servir à trier les déchets et les recyclables
  • Je me demande si un recalibrage reste possible en cas de contamination ou avec le temps
  • Je me demande si elle permettrait de laver des tomates et d’en retirer la tige
  • J’aimerais fabriquer un trackpad avec cette technologie
  • Je me demande quelle pourrait être la résolution
  • Je me demande si elle pourrait fournir la pression, l’inclinaison, etc., sans sacrifier la résolution
  • Je me demande à quel point ce serait étrange d’avoir l’impression de toucher de la peau

• La puce de magnétomètre 3 axes est l’élément clé

  • Lors de l’étape d’aimantation, les particules magnétiques s’alignent parallèlement
  • C’est une technologie intéressante pour un atelier domestique

• Cela semble utile pour les instruments électroniques

  • Cela pourrait être utilisé dans des instruments comme le Linnstrument
  • Je me demande si les capteurs se perturbent mutuellement lorsqu’ils sont côte à côte

• La fabrication semble bien plus simple que pour les capteurs Takktile

  • Avec une couche robuste entre la puce et la peau, on peut appliquer des forces élevées sans endommager la carte électronique
  • Je me demande si la partie apprentissage de politique est indépendante de la technologie
  • Je me demande si le modèle s’appuie davantage sur le vecteur de direction que sur la position du contact

• Je me demande si, pour des tâches comme l’insertion d’un USB, il détecte les variations d’angle ou les différences de pression

  • Je me demande si le principal matériau de la peau est du silicone moulé ou du TPU

• Le véritable progrès, c’est de disposer les particules magnétiques parallèlement dans un milieu souple

  • Il me semble que l’entreprise Magnequench saurait si l’on peut injecter ces particules dans d’autres matériaux
  • Je me demande quels sont les cas d’usage les plus courants pour ces particules
  • Je me demande s’il est indispensable d’utiliser Dragon Skin
  • L’idée de mélanger des particules magnétiques dans un milieu semi-solide est intéressante
  • Je me demande si l’application d’un champ magnétique externe pourrait permettre aux particules de déformer le milieu

• Le visuel du « processus de fabrication » est très simple et réussi

• J’ai déjà travaillé sur la recherche en toucher robotique

  • J’utilisais des capteurs « biotac », mais ils sont très chers et difficiles à remplacer
  • L’avantage de biotac, c’est qu’on peut l’acheter
  • La plupart des solutions développées dans le monde académique ne sont pas commercialisées
  • Ces capteurs ont l’air vraiment bien

• La présentation est réussie

  • Ce type de capteurs existe depuis des décennies, mais ici l’emballage est bon
  • Les coques remplaçables sont un gros avantage
  • Des capteurs de type « peau » ont été fabriqués à plusieurs reprises, mais comme les capteurs étaient intégrés à la partie soumise à l’usure, ce n’était pas adapté à la production

• Il faut un compte Google pour commander

  • Le projet a été financé par Meta