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灵敏如“人造手指”,OmniTact传感器可进行多方向觉感应

2020/4/7 19:34:48

加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的一个研究小组最近开发了一种新型的多向触觉传感器omnitac,它克服了先前开发的传感器的一些局限性。在arXiv上发表的一篇论文中,omnitac充当了一个人工指尖,允许机器人感知它所持有或操纵的物体的特性。
“大家的实验室认识到需要一个传感器来完成一般的机器人操作任务,其功能要比当前的触觉传感器具有更大能力,”弗雷德里克·埃伯特说。“现有的触觉传感器要么是扁平的,敏感区域很小,要么只提供低分辨率的信号。例如,GelSight传感器可提供高分辨率(即400×400像素)图像,但图像较大且平坦,仅在一侧提供灵敏度,而光电传感器是弯曲的,但仅在单个点提供力读数。”
OmniTact是由埃伯特和他的同事开发的传感器,是由麻省理工学院和加州大学伯克利分校的研究人员开发的一种触觉传感器GelSight的改编。GelSight可以生成物体表面的详细3D映射并检测其某些特征。
OmniTact旁边的拇指和美分,显示触觉传感器的大小
与GelSight相比,OmniTact是多向的,这意味着它的所有侧面都具有感知能力。此外,它可以提供高分辨率的读数,高度紧凑并具有曲线形状。当集成到抓手或机械手中时,该传感器就像一个灵敏的人造“手指”,使机器人能够操纵和感知各种形状和大小不同的物体。
OmniTact是通过将多个微型相机嵌入硅胶制成的人造皮肤而制成的。摄像机检测凝胶皮肤的多向变形,产生丰富的信号,然后通过计算机视觉和图像处理技术进行分析,推断出机器人正在操作的物体的信息。
GelSight传感器和OmniTact之间的基本区别
Akhil Padmanabha说:“大家的团队使用基于学习的方法来利用高分辨率反馈并避免手动校准程序。”。“OmniTact在传感器的所有侧面提供触摸感应,从而允许机器人在与任何方向的物体接触时获得触觉反馈。”
埃伯特、帕德玛纳巴和他们的同事在一项相当具有挑战性的任务中评估了传感器的性能,在这个任务中,机器人必须将电连接器插入插座。他们还测试了它在手指压在给定物体上时推断手指接触角的能力。在这些初始评估中,omnitac取得了显著的效果,在状态估计任务中,它的性能优于仅对一侧敏感的触觉传感器和另一个多向传感器。
参与研究的另一位研究人员Stephen Tian说:“通过大家对omnitac的实验,大家发现,多向、高分辨率的触觉感知能够实现某些细致的操作任务,比如大家提出的连接器插入任务。”。研究人员认为,除了诸如外科手术中的机器人遥操作以及海上和太空任务之类的应用之外,未来多方向触觉传感可能是通用机器人操作中必不可少的要素。”
OmniTact的触觉读数被滚动到一个齿轮上
研究人员使用通常用于内窥镜的微型摄像机来构建传感器,将硅胶直接浇铸到摄像机上。OmniTact比以前开发的GelSight传感器要紧凑得多,因此可能有更广泛的应用范围。将来,它可以为创建具有更复杂传感能力的新型机器人铺平道路打下了基础。
研究人员计划让OmniTact更便宜、更紧凑,从而使其可应用于更广泛的任务。并且还计划进行更多的机器人操作研究,为下一代触觉传感器提供信息。


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