多相機(jī)光學(xué)觸覺傳感器可用于開發(fā)柔軟的機(jī)器人皮膚

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的一組研究人員最近開發(fā)了一種多相機(jī)光學(xué)觸覺傳感器（即基于光學(xué)設(shè)備的觸覺傳感器），該傳感器收集有關(guān)施加到其表面的接觸力分布的信息。在arXiv上預(yù)發(fā)表的一篇論文中介紹的這種傳感器可用于基于計(jì)算機(jī)視覺算法開發(fā)柔軟的機(jī)器人皮膚。

“相較于視覺功能，機(jī)器人可以用現(xiàn)代的相機(jī)實(shí)現(xiàn)的，在機(jī)器人的觸覺非常欠發(fā)達(dá)，” Camill Trueeb，卡梅隆Sferrazza和拉斐爾d“安德烈，誰進(jìn)行了這項(xiàng)研究，研究人員，告訴技術(shù)Xplore數(shù)據(jù)庫通過電子郵件?！盎谝曈X的觸覺皮膚旨在彌合這一鴻溝，利用視覺傳感器和先進(jìn)的人工智能算法的功能，受益于可訪問的大量數(shù)據(jù)和計(jì)算能力?！?/p>

由Trueeb，Sferrazza和D“ Andrea開發(fā)的光學(xué)觸覺傳感器由四個(gè)攝像頭組成，這些攝像頭放置在柔軟透明的材料下面，該材料內(nèi)部包含嵌入的球形顆粒散布。這些攝像頭跟蹤這些球形顆粒的運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)是由變形引起的施加力時(shí)材料的強(qiáng)度。

研究人員還開發(fā)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）架構(gòu)，該架構(gòu)可以分析材料中球形粒子的運(yùn)動(dòng)。通過分析此運(yùn)動(dòng)，此體系結(jié)構(gòu)可以重建導(dǎo)致材料變形的力，也稱為接觸力分布。

研究人員解釋說：“我們使用相對便宜的相機(jī)同時(shí)提供總共約65，000像素的圖像?！?“因此，它們以非常高的分辨率生成大量信息，這對于以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的觸覺感應(yīng)方法是理想的?！?/p>

研究人員開發(fā)的傳感器不僅提供像大多數(shù)現(xiàn)有的機(jī)器人應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)力傳感器那樣的總力值，還提供了施加在其軟表面上的所有力的分布的反饋，從而使法向分量和切向分量解耦。由于其結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的設(shè)計(jì)，與其他基于攝像頭的觸覺傳感器相比，新型多攝像頭傳感器還具有更大的接觸表面和更薄的結(jié)構(gòu)，而無需其他反射組件（例如鏡子）。

研究人員說：“使用多個(gè)攝像機(jī)可以使用這種類型的觸覺傳感器覆蓋任意形狀的較大區(qū)域?！?“這項(xiàng)工作說明了如何將在子集的攝像機(jī)上獲得的知識(shí)轉(zhuǎn)移到其他攝像機(jī)上，從而產(chǎn)生一種可擴(kuò)展的，數(shù)據(jù)高效的方法?！?/p>

由AI驅(qū)動(dòng)的多攝像頭傳感器最終可以縮放到更大的表面，從而可以創(chuàng)建柔軟且可感應(yīng)的機(jī)器人皮膚。在最近的論文中，研究人員討論了如何將其ML體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行改編，以在將來促進(jìn)這些應(yīng)用程序。

研究人員說：“我們現(xiàn)在計(jì)劃擴(kuò)展傳感器的功能，以重建有關(guān)與復(fù)雜和通用形狀的物體接觸的信息?！?“我們認(rèn)為傳感算法的開發(fā)應(yīng)始終考慮到數(shù)據(jù)效率組件，以促進(jìn)在機(jī)器人技術(shù)中的廣泛使用，因此，我們也將在未來的工作中朝這個(gè)方向發(fā)展。”