Selama bertahun-tahun, robot menjadi cukup baik dalam mengidentifikasi objek—selama mereka berada di tempat terbuka. Membedakan barang-barang yang terkubur dalam bahan granular seperti pasir adalah urutan yang lebih tinggi. Untuk melakukan itu, robot membutuhkan jari-jari yang cukup ramping untuk menembus pasir, cukup mobile untuk bergerak bebas saat butiran pasir macet, dan cukup sensitif untuk merasakan detail bentuk objek yang terkubur.
Peneliti MIT kini telah merancang jari robot berujung tajam yang dilengkapi dengan penginderaan taktil untuk memenuhi tantangan dalam mengidentifikasi objek yang terkubur. Dalam percobaan, Jari Penggali yang tepat dapat menggali melalui media granular seperti pasir dan beras, dan dengan tepat merasakan bentuk benda terendam yang ditemuinya. Para peneliti mengatakan robot itu suatu hari nanti mungkin melakukan berbagai tugas bawah tanah, seperti menemukan kabel yang terkubur atau melucuti bom yang terkubur.
Mencari untuk mengidentifikasi objek yang terkubur dalam bahan granular—pasir, kerikil, dan jenis partikel lain yang terbungkus longgar—bukanlah pencarian baru. Sebelumnya, para peneliti telah menggunakan teknologi yang merasakan bawah tanah dari atas, seperti Ground Penetrating Radar atau getaran ultrasonik. Tetapi teknik ini hanya memberikan pandangan kabur dari objek yang terendam. Mereka mungkin kesulitan membedakan batu dari tulang, misalnya.
“Jadi, idenya adalah membuat jari yang memiliki indera peraba yang baik dan dapat membedakan berbagai hal yang dirasakannya,” kata Adelson. “Itu akan sangat membantu jika Anda mencoba menemukan dan menonaktifkan bom yang terkubur, misalnya.” Membuat gagasan itu menjadi kenyataan berarti membersihkan sejumlah rintangan.
Tantangan pertama tim adalah soal bentuk: Jari robot harus ramping dan berujung tajam.
Dalam pekerjaan sebelumnya, para peneliti telah menggunakan sentuhan Sensor disebut GelSight. Sensor terdiri dari gel bening yang ditutupi dengan membran reflektif yang berubah bentuk ketika benda ditekan. Di belakang membran ada tiga warna lampu LED dan kamera. Lampu bersinar melalui gel dan ke membran, sementara kamera mengumpulkan pola refleksi membran. Algoritma visi komputer kemudian mengekstrak bentuk 3D dari area kontak di mana jari lembut menyentuh objek. Alat itu memberikan sentuhan artifisial yang luar biasa, tetapi ukurannya sangat besar.
Untuk Jari Penggali, para peneliti melangsingkan sensor GelSight mereka dengan dua cara utama. Pertama, mereka mengubah bentuknya menjadi silinder ramping dengan ujung miring. Selanjutnya, mereka membuang dua pertiga dari lampu LED, menggunakan kombinasi LED biru dan cat fluorescent berwarna. “Itu menghemat banyak kerumitan dan ruang,” kata Ouyang. “Begitulah cara kami membuatnya menjadi bentuk yang kompak.” Produk akhir menampilkan perangkat yang membran penginderaan taktilnya sekitar 2 sentimeter persegi, mirip dengan ujung jari.
Dengan ukuran yang telah ditentukan, para peneliti mengalihkan perhatian mereka ke gerakan, memasang jari pada lengan robot dan menggali pasir berbutir halus dan beras berbutir kasar. Media granular cenderung macet ketika banyak partikel terkunci di tempatnya. Itu membuatnya sulit untuk ditembus. Jadi, tim menambahkan getaran pada kemampuan Jari Penggali dan mengujinya.
“Kami ingin melihat bagaimana getaran mekanis membantu menggali lebih dalam dan melewati kemacetan,” kata Patel. “Kami menjalankan motor getar pada voltase operasi yang berbeda, yang mengubah amplitudo dan frekuensi getaran.” Mereka menemukan bahwa getaran cepat membantu “melumasi” media, menghilangkan kemacetan dan memungkinkan penggalian yang lebih dalam—melalui efek fluidisasi ini lebih sulit dicapai di pasir daripada di beras.
Mereka juga menguji berbagai gerakan memutar di beras dan pasir. Terkadang, butiran dari setiap jenis media akan tersangkut di antara membran taktil Digger-Finger dan objek terkubur yang coba dirasakannya. Ketika ini terjadi dengan beras, butiran yang terperangkap cukup besar untuk sepenuhnya mengaburkan bentuk objek, meskipun oklusi biasanya dapat dihilangkan dengan sedikit goyangan robot. Pasir yang terperangkap lebih sulit dibersihkan, meskipun ukuran butirannya yang kecil berarti Jari Penggali masih bisa merasakan kontur umum objek target.
Patel mengatakan bahwa operator harus menyesuaikan pola gerakan Jari Penggali untuk pengaturan yang berbeda "tergantung pada jenis media dan pada ukuran dan bentuk butiran." Tim berencana untuk terus mengeksplorasi gerakan baru untuk mengoptimalkan kemampuan Jari Penggali untuk menavigasi berbagai media.
Adelson mengatakan Jari Penggali adalah bagian dari program yang memperluas domain di mana sentuhan robotik dapat digunakan. Manusia menggunakan jari-jari mereka di tengah lingkungan yang kompleks, baik memancing kunci di saku celana atau merasakan tumor selama operasi. “Saat kami menjadi lebih baik di buatan sentuh, kami ingin dapat menggunakannya dalam situasi ketika Anda dikelilingi oleh semua jenis informasi yang mengganggu,” kata Adelson. “Kami ingin dapat membedakan antara hal-hal yang penting dan yang tidak.”