国外一公司将触觉传感器应用到机器人指尖!

国外一公司将触觉传感器应用到机器人指尖! 触觉传感器是机器人感知外部环境的重要媒介,它为机器人赋予了类似于人类的感官,使机器人不仅能够获取诸如位置、温度和形状等物理信息,也可以感受硬度、压力等变化,从而执行各种操作。随着机器人的智能化应用场景不断丰富,市场对触觉传感器的尺寸、灵敏度、耐用性等需求也日益提升。

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据麦姆斯咨询报道,近期,来自德国马克斯普朗克智能系统研究所(Max Planck Institute for Intelligent Systems)的研究团队开发出一款拇指大小的柔性触觉传感器,名为“Insight”。该传感器基于机器视觉和深度神经网络技术,能够实现全方位的触觉感应,准确推断出物体位置及力信息。该研究成果已发表于Nature Machine Intelligence期刊。



Insight触觉传感器具备独特的机械设计结构,研究团队采用了一种围绕着轻质刚性骨架的软壳作为整体支撑结构,并在外壳弹性体中混合了深色且反光的铝片,使其呈不透明灰色状,以防止外部光线进入。隐藏在这个结构内的是一个微型160°鱼眼摄像头,在一圈LED灯的照射下可进行彩色图像记录。



Insight触觉传感器设计原理

 

Insight触觉传感器制造过程



基于外壳的创新机械设计、内部量身定制的成像系统、自动数据收集和尖端的深度学习,Insight触觉传感器实现了卓越的传感性能。值得一提的是,由于结合了光度立体和结构光,Insight触觉传感器可精准检测其柔性外壳的3D形变。Insight触觉传感器还有一个特别之处,它有一个指甲形状的超敏感区域,具备非常薄的弹性层,这种设计使它可以探测到微小的力和详细的物体形状。



研究团队通过实验对Insight触觉传感器的姿态识别,以及其对微妙触觉刺激的敏感度进行了定量评估,证明了其出色的性能。它的定位精度可达0.4mm,力精度约为0.03N,力方向精度约为5°,可适用于具备不同接触面积的各种触觉探测。



Insight触觉传感器姿态识别以及敏感度评估实验



Insight触觉传感器除了在尺寸、精准度和稳定性方面具备优势外,其制造成本也相对适中(低于100美元)。此项研究为机器人能够像人类和动物一样精准感知环境迈出了重要的一步。



随着材料科学、柔性电子和微纳技术的发展,触觉传感器也将朝向更加柔性化、小型化、智能化、多功能化和人性化的方向发展,未来将会在更广阔的领域发挥不可替代的作用。

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