In this paper we focus on analyzing the thermal modality of tactile sensing for material recognition using a large materials database. Many factors affect thermal recognition performance, including sensor noise, the initial temperatures of the sensor and the object, the thermal effusivities of the materials, and the duration of contact. To analyze the influence of these factors on thermal recognition, we used a semi-infinite solid based thermal model to simulate heat-transfer data from all the materials in the CES Edupack Level-1 database. We used support-vector machines (SVMs) to predict F1 scores for binary material recognition for 2346 material pairs. We also collected data using a real robot equipped with a thermal sensor and analyzed its material recognition performance on 66 real-world material pairs. Additionally, we analyzed the performance when the models were trained on the simulated data and tested on the real-robot data. Our models predicted the material recognition performance with a 0.980 F1 score for the simulated data, a 0.994 F1 score for real-world data with constant initial sensor temperatures, a 0.966 F1 score for real-world data with varied initial sensor temperatures, and a 0.815 F1 score for sim-to-real transfer. Finally, we present some guidelines on sensor design and parameter choice for thermal recognition based on the insights gained from these results that would hopefully enable robotics researchers to use this less-explored tactile sensing modality more effectively during physical human-robot and robot-object interactions. We release our simulated and real-robot datasets for further use by the robotics community.


翻译:在本文中,我们侧重于分析使用大型材料数据库进行材料识别的触动感测热模式。许多因素影响热识别性能,包括传感器噪音、传感器和物体初始温度、材料的热精度和接触时间等。为了分析这些因素对热识别的影响,我们使用半无限固态热基模型模拟CES Edupack 一级数据库中所有材料的热传输数据。我们使用了支持-矢量机器(SVMS)来预测2346个材料配对的二进制材料识别F1分数。我们还利用一个配备了热感应器的真正机器人收集数据,分析了其在66个现实世界材料配对上的物质识别性能。此外,我们分析了这些模型在模拟数据培训时的性能,并测试了真实机器人数据。我们模型预测了材料识别性表现,模拟数据为0.980 F1分,实际数据为0.994 F1分,不断初始感应感测温度,实际-社会数据为0.966分F1分,我们从初步感测温度到最终感测结果,我们通过初步感测温度和感测结果分数,我们目前的感测为0.815。

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