Selama bertahun-tahun, robot telah berjaya mengenal pasti objek-selagi mereka berada di tempat terbuka. Mengetahui barang yang terkubur dalam bahan berbutir seperti pasir adalah susunan yang lebih tinggi. Untuk melakukan itu, robot memerlukan jari yang cukup ramping untuk menembus pasir, cukup bergerak untuk menggeliat ketika butiran pasir macet, dan cukup sensitif untuk merasakan bentuk terperinci objek yang terkubur.
Penyelidik MIT kini telah merancang jari robot yang tajam dilengkapi dengan penginderaan taktil untuk memenuhi cabaran mengenal pasti objek yang terkubur. Dalam eksperimen, Digger Finger yang diberi nama tepat dapat menggali media butiran seperti pasir dan beras, dan ia dengan tepat merasakan bentuk barang-barang terendam yang dihadapinya. Para penyelidik mengatakan robot itu suatu hari mungkin melakukan pelbagai tugas di bawah tanah, seperti mencari kabel yang terkubur atau melucutkan senjata yang terkubur.
Mencari untuk mengenal pasti objek yang terkubur dalam bahan berbutir — pasir, kerikil, dan jenis partikel lain yang longgar — bukanlah usaha baru. Sebelum ini, para penyelidik telah menggunakan teknologi yang merasakan bawah tanah dari atas, seperti Ground Penetrating Radar atau getaran ultrasonik. Tetapi teknik ini hanya memberikan pandangan kabur mengenai objek yang terendam. Mereka mungkin berjuang untuk membezakan batu dari tulang, misalnya.
"Jadi, idenya adalah membuat jari yang memiliki rasa sentuhan yang baik dan dapat membedakan antara berbagai hal yang dirasakannya," kata Adelson. "Itu akan sangat berguna jika anda berusaha mencari dan mematikan bom terkubur, misalnya." Menjadikan idea itu menjadi kenyataan bermaksud membersihkan sejumlah rintangan.
Cabaran pertama pasukan adalah masalah bentuk: Jari robot harus langsing dan tajam.
Dalam pekerjaan sebelumnya, para penyelidik telah menggunakan taktik sensor dipanggil GelSight. Sensor terdiri daripada gel jernih yang ditutup dengan membran reflektif yang cacat ketika objek menekannya. Di belakang membran terdapat tiga warna lampu LED dan sebuah kamera. Lampu bersinar melalui gel dan membran, sementara kamera mengumpulkan corak pantulan membran. Algoritma penglihatan komputer kemudian mengekstrak bentuk 3D kawasan hubungan di mana jari lembut menyentuh objek. Alat ini memberikan sentuhan buatan yang sangat baik, tetapi sangat besar.
Untuk Digger Finger, para penyelidik mengurangkan sensor GelSight mereka dengan dua cara utama. Pertama, mereka mengubah bentuk menjadi silinder langsing dengan hujung serong. Seterusnya, mereka membuang dua pertiga lampu LED, menggunakan kombinasi LED biru dan cat pendarfluor berwarna. "Itu menjimatkan banyak kerumitan dan ruang," kata Ouyang. "Itulah bagaimana kami dapat memasukkannya ke dalam bentuk yang ringkas." Produk akhir menampilkan alat yang membran sensasi sentuhan kira-kira 2 sentimeter persegi, mirip dengan hujung jari.
Dengan ukuran yang disusun, para penyelidik mengalihkan perhatian mereka ke arah gerakan, meletakkan jari di lengan robot dan menggali pasir halus dan beras kasar. Media butiran cenderung untuk macet apabila banyak zarah terkunci di tempatnya. Itu menyukarkan penembusan. Oleh itu, pasukan menambahkan getaran pada kemampuan Digger Finger dan memasukkannya melalui ujian.
"Kami ingin melihat bagaimana getaran mekanik membantu menggali lebih dalam dan mengatasi kesesakan," kata Patel. "Kami menggerakkan motor getaran pada voltan operasi yang berbeza, yang mengubah amplitud dan frekuensi getaran." Mereka mendapati bahawa getaran pesat membantu "melembapkan" media, membersihkan kesesakan dan memungkinkan untuk menggali lebih dalam - melalui kesan cecair ini lebih sukar dicapai di pasir daripada di beras.
Mereka juga menguji pelbagai gerakan memutar beras dan pasir. Kadang-kadang, butir dari setiap jenis media akan tersekat di antara membran taktik Digger-Finger dan objek yang terkubur itu cuba dirasakan. Ketika ini terjadi dengan beras, biji-bijian yang terperangkap cukup besar untuk mengaburkan bentuk objek sepenuhnya, walaupun penyumbatan biasanya dapat dibersihkan dengan sedikit gerak robot. Pasir yang terperangkap lebih sukar dibersihkan, walaupun ukuran kecil butirannya berarti Digger Finger masih dapat merasakan kontur umum objek sasaran.
Patel mengatakan bahawa pengendali perlu menyesuaikan corak gerakan Digger Finger untuk tetapan yang berbeza "bergantung pada jenis media dan ukuran dan bentuk biji-bijian." Pasukan ini merancang untuk terus meneroka gerakan baru untuk mengoptimumkan kemampuan Digger Finger untuk menavigasi pelbagai media.
Adelson mengatakan Digger Finger adalah sebahagian daripada program yang memperluas domain di mana sentuhan robot dapat digunakan. Manusia menggunakan jari mereka di tengah-tengah lingkungan yang kompleks, sama ada mencari kunci di dalam poket seluar atau merasakan tumor semasa pembedahan. "Ketika kami semakin baik di tiruan sentuh, kami ingin dapat menggunakannya dalam situasi ketika anda dikelilingi oleh semua jenis maklumat yang mengganggu, ”kata Adelson. "Kami mahu dapat membezakan antara perkara yang penting dan perkara yang tidak penting."