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          高分辨率多向觸覺傳感器提高了機器人操縱和感知技能

          儀表研發 2020年04月21日 15:21:09 來源:傳感器專家網人氣:28978
            【儀表網 儀表研發】近年來,世界范圍內的研究人員一直在努力開發能夠在機器人中復制人類觸覺并提高其操作技能的傳感器,雖然其中一些傳感器取得了顯著的效果,但現有的解決方案大多具有較小的敏感場或只能采集低分辨率的圖像。加州大學伯克利分校(UC Berkeley)的一個研究小組最近開發了一種新型的多向觸覺傳感器omnitac,它克服了先前開發的傳感器的一些局限性,該研究小組發表的一篇論文中表明,它將充當一個人工指尖,允許機器人感知它所持有或操縱的物體的特性。
           
          OmniTact旁邊的人拇指和美分:顯示傳感器的尺寸
           
            進行這項研究的研究人員之一弗雷德里克·埃伯特(Frederik Ebert)表明:“我們的實驗室認識到需要一種傳感器來完成一般的機器人操作任務,這種傳感器需要比現有的觸覺傳感器具有更大的能力,現有的觸覺傳感器要么是平面的,有小的敏感場,要么只提供低分辨率的信號。例如,GelSight傳感器可提供高分辨率(即400x400像素)圖像,但它又大又平,僅在一側提供靈敏度,而光電傳感器是彎曲的,但僅在單個點提供力讀數。”
           
            OmniTact是由埃伯特和他的同事開發的傳感器,是由麻省理工學院和加州大學伯克利分校的研究人員開發的一種觸覺傳感器GelSight的改編,GelSight可以生成物體表面的詳細三維地圖,并檢測其某些特征。
           
            與GelSight相比,OmniTact是多向的,這意味著它的所有側面都具有感知能力。此外,它可以提供高分辨率的讀數,是高度緊湊和具有曲線形狀。當集成到手爪或機械手中時,傳感器就像一個靈敏的人工“手指”,允許機器人操縱和感知各種形狀和大小不同的物體。
           
          該圖和圖像說明了GelSight傳感器和OmniTact之間的基本區別。
           
            OmniTact是通過將多個微型相機嵌入硅膠制成的人造皮膚而制成的,攝像機檢測凝膠皮膚的多向變形,產生豐富的信號,然后通過計算機視覺和圖像處理技術進行分析,推斷出機器人正在操作的物體的信息。
           
            參與研究的另一位研究員Akhil Padmanabha說:“我們的團隊使用基于學習的方法來利用高分辨率反饋,避免手動校準程序。OmniTact在傳感器的所有側面都提供觸摸感應,從而允許機器人在與任何方向的物體接觸時獲得觸覺反饋。”
           
            埃伯特、帕德瑪納巴和他們的同事在一項相當具有挑戰性的任務中評估了傳感器的性能,在這個任務中,機器人必須將電連接器插入插座,他們還測試了它在手指壓在給定物體上時推斷手指接觸角的能力。在這些初始評估中,omnitac取得了顯著的效果,在狀態估計任務中,它的性能優于僅對一側敏感的觸覺傳感器和另一個多向傳感器。
           
            參與研究的另一位研究員Stephen Tian說:“通過我們對OmniTact的實驗,我們發現,多向、高分辨率的觸覺感知能夠實現某些精細的操作任務,比如我們提出的連接器插入任務。我們懷疑,在未來,除了在外科手術以及海洋和太空任務中的機器人遠程操作等應用之外,多向觸覺傳感可能是通用機器人操作的一個基本要素。”
           
            研究人員使用通常用于內窺鏡的微型攝像機構建傳感器,將硅膠直接澆鑄到攝像機上。因此,OmniTact比以前開發的GelSight傳感器要緊湊得多,因此可能有更廣泛的應用范圍,在未來,它可能為創造具有更復雜傳感能力的新型機器人鋪平道路。
           
            帕德瑪納巴說:“我們計劃讓OmniTact更便宜、更緊湊,可以用于更廣泛的任務。我們的團隊還計劃進行更多的機器人操作研究,為未來幾代觸覺傳感器提供信息。”
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