【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近年來(lái)，世界范圍內(nèi)的研究人員一直在努力開(kāi)發(fā)能夠在機(jī)器人中復(fù)制人類(lèi)觸覺(jué)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(xiàn)有的解決方案大多具有較小的敏感場(chǎng)或只能采集低分辨率的圖像。加州大學(xué)伯克利分校(UC Berkeley)的一個(gè)研究小組近開(kāi)發(fā)了一種新型的多向觸覺(jué)傳感器omnitac，它克服了先前開(kāi)發(fā)的傳感器的一些局限性，該研究小組發(fā)表的一篇論文中表明，它將充當(dāng)一個(gè)人工指尖，允許機(jī)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(jìn)行這項(xiàng)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(shí)驗(yàn)室認(rèn)識(shí)到需要一種傳感器來(lái)完成一般的機(jī)器人操作任務(wù)，這種傳感器需要比現(xiàn)有的觸覺(jué)傳感器具有更大的能力，現(xiàn)有的觸覺(jué)傳感器要么是平面的，有小的敏感場(chǎng)，要么只提供低分辨率的信號(hào)。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(cè)提供靈敏度，而光電傳感器是彎曲的，但僅在單個(gè)點(diǎn)提供力讀數(shù)。”
 

　　OmniTact是由埃伯特和他的同事開(kāi)發(fā)的傳感器，是由麻省理工學(xué)院和加州大學(xué)伯克利分校的研究人員開(kāi)發(fā)的一種觸覺(jué)傳感器GelSight的改編，GelSight可以生成物體表面的詳細(xì)三維地圖，并檢測(cè)其某些特征。
 

　　與GelSight相比，OmniTact是多向的，這意味著它的所有側(cè)面都具有感知能力。此外，它可以提供高分辨率的讀數(shù)，是高度緊湊和具有曲線(xiàn)形狀。當(dāng)集成到手爪或機(jī)械手中時(shí)，傳感器就像一個(gè)靈敏的人工“手指”，允許機(jī)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(shuō)明了GelSight傳感器和OmniTact之間的基本區(qū)別。
 

　　OmniTact是通過(guò)將多個(gè)微型相機(jī)嵌入硅膠制成的人造皮膚而制成的，攝像機(jī)檢測(cè)凝膠皮膚的多向變形，產(chǎn)生豐富的信號(hào)，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理技術(shù)進(jìn)行分析，推斷出機(jī)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(shuō)：“我們的團(tuán)隊(duì)使用基于學(xué)習(xí)的方法來(lái)利用高分辨率反饋，避免手動(dòng)校準(zhǔn)程序。OmniTact在傳感器的所有側(cè)面都提供觸摸感應(yīng)，從而允許機(jī)器人在與任何方向的物體接觸時(shí)獲得觸覺(jué)反饋。”
 

　　埃伯特、帕德瑪納巴和他們的同事在一項(xiàng)相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)中評(píng)估了傳感器的性能，在這個(gè)任務(wù)中，機(jī)器人必須將電連接器插入插座，他們還測(cè)試了它在手指壓在給定物體上時(shí)推斷手指接觸角的能力。在這些初始評(píng)估中，omnitac取得了顯著的效果，在狀態(tài)估計(jì)任務(wù)中，它的性能優(yōu)于僅對(duì)一側(cè)敏感的觸覺(jué)傳感器和另一個(gè)多向傳感器。
 

　　參與研究的另一位研究員Stephen Tian說(shuō)：“通過(guò)我們對(duì)OmniTact的實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，多向、高分辨率的觸覺(jué)感知能夠?qū)崿F(xiàn)某些精細(xì)的操作任務(wù)，比如我們提出的連接器插入任務(wù)。我們懷疑，在未來(lái)，除了在外科手術(shù)以及海洋和太空任務(wù)中的機(jī)器人遠(yuǎn)程操作等應(yīng)用之外，多向觸覺(jué)傳感可能是通用機(jī)器人操作的一個(gè)基本要素。”
 

　　研究人員使用通常用于內(nèi)窺鏡的微型攝像機(jī)構(gòu)建傳感器，將硅膠直接澆鑄到攝像機(jī)上。因此，OmniTact比以前開(kāi)發(fā)的GelSight傳感器要緊湊得多，因此可能有更廣泛的應(yīng)用范圍，在未來(lái)，它可能為創(chuàng)造具有更復(fù)雜傳感能力的新型機(jī)器人鋪平道路。
 

　　帕德瑪納巴說(shuō)：“我們計(jì)劃讓OmniTact更便宜、更緊湊，可以用于更廣泛的任務(wù)。我們的團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃進(jìn)行更多的機(jī)器人操作研究，為未來(lái)幾代觸覺(jué)傳感器提供信息。”