由纽约哥伦比亚大学的研究人员创建,由于创新的技术组合,手指可以将触摸“定位”到1mm 2以内。它可以用于各种复杂任务的灵巧机器人操作,例如制造或核退役。
机械工程师兼计算机科学家Matei Ciocarlie表示,“独立的触觉传感器和完全集成的触觉手指之间一直存在差距,触觉传感在机器人操纵领域仍远远没有普及。”事实证明,以前制造触摸传感器的方法很难集成到机器人手指中。研究人员说,面临的挑战包括难以覆盖弯曲的表面,导线数量高以及难以将传感器安装到小指尖,从而无法在灵巧的手中使用它们。
哥伦比亚团队采用了一种新方法,在手指的功能区域中使用来自发光器和接收器的重叠信号。通过测量每个发射器和接收器之间的光传输,他们收集了一个“非常丰富”的数据集,该数据集会随着手指由于触摸而变形发生变化。
在“皮肤”下,手指上有一层透明的硅树脂,其中有30多个LED发光。手指还具有30多个光电二极管,可以测量内部光线的反弹情况。每当手指触摸到某物时,其皮肤就会变形,因此光线会在下面的透明层中四处移动。通过测量从每个LED到每个二极管的光量,研究人员获得了近1000个信号,每个信号都包含有关所形成的触点的一些信息。然后,该团队使用纯粹的数据驱动的深度学习从数据中提取有用的信息,包括接触位置和施加的法向力,而无需分析模型。
研究人员将结果描述为“完全集成的,‘感测’的机器人手指,线数少,使用可及的制造方法制造,并旨在易于集成到灵巧的手中。”
Ciocarlie说:“人的手指提供了令人难以置信的丰富的联系信息-在每平方厘米的皮肤中有400多个微型触摸传感器。那就是促使我们尝试从手指中获取尽可能多数据的模型。确保手指各侧的所有接触都被遮盖非常关键–我们实质上是制造了没有盲点的触觉机器人手指。”
手指的设计易于集成到机械手上。它需要14线电缆连接,并且不需要复杂的外接电子设备。该团队两只灵巧的手指上已经有手指,研究人员将在接下来的几个月中对其进行测试。Ciocarlie说:“在制造和物流等领域,现在需要进行机器人操纵,从长远来看,这是在其他领域(例如医疗保健或服务领域)实现个人机器人协助所需要的技术之一。”该技术在极端环境中也很有用,例如核退役或在轨卫星建设。