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機器人是怎麼感知世界的?

12/9/2020

機器人是怎麼感知世界的?

當今,隨著傳感器技術的不斷發展,很多新型傳感器被研製出來。前段時間,ETH研究人員開發了一款新穎而低成本的觸覺傳感器,該觸覺傳感器能夠幫助機械臂能抓住敏感和易碎的物體。

人類可以用手撿起易碎或濕滑的物體,我們的觸覺使我們感覺到我們是否牢牢抓住物體或物體是否會滑過手指,繼而反饋到手臂手掌,通過相應地調整手握力的強度來抓起物體。
負責抓取易碎,打滑或表面複雜的物體的機器人抓取臂同也需要這種反饋。

蘇黎世聯邦理工學院的機器人研究人員現在已經開發出一種觸覺傳感器,這種觸覺傳感器可以在這種情況下派上用場,並標誌著他們認為這是邁向“機器人皮膚”的重要一步。
工程師指出,該傳感器極其簡單的設計使其生產成本低廉,本質上,它由一個帶有彩色塑料微珠的彈性矽樹脂“皮膚”和一個固定在底面上的常規攝像頭組成。

該傳感器基於視覺,與物體接觸時,機器人矽酮皮膚上會出現凹痕。這會改變微珠的圖案,該圖案由傳感器下側的魚眼鏡頭記錄。根據圖案的這些變化,可以計算傳感器上的力分佈,
為了計算哪些力將微珠推向哪個方向,工程師使用了一套全面的實驗數據:在通過機器控制進行標準化的測試中,他們檢查了與傳感器的各種不同接觸。他們能夠精確地控制並系統地改變接觸的位置,力的分佈和接觸物體的大小。在機器學習的幫助下,研究人員記錄了數千個接觸實例,並將它們與磁珠圖案的變化精確匹配。

迄今為止,研究人員已經建立的最薄的傳感器原型厚度為1.7厘米,覆蓋5 x 5厘米的測量表面。但是,研究人員正在使用相同的技術來實現配備有多個攝像頭的較大傳感器表面,從而也可以識別複雜形狀的物體。此外,他們的目標是使傳感器更薄-他們相信使用現有技術可以實現僅0.5厘米的厚度。

由於彈性矽樹脂是防滑的,並且傳感器可以測量剪切力,因此非常適合用於機器人抓手臂,當物體威脅要滑出手臂的抓地力時,傳感器會識別出來,以便機器人可以調整其抓地力。

虛擬與運動的結合,這款新型的傳感器是機器人感知世界的輔助工具。