研究小组开发了一种具有皮肤相似特征的软触觉传感器。在指尖安装传感器的机器人抓取器可以完成具有挑战性的任务,如稳定抓取脆弱物体和穿针线。

人体皮肤的主要特征是其感知剪切力的能力 - 在接触时使两个物体彼此滑动或滑动的力。通过传感尺寸,方向和剪切力的微妙变化,人体皮肤可以充当反馈并让我们调整如何用手指和手指稳定地保持物体,或者我们应该如何掌握它。

为了模仿人类皮肤的这一特性,这种柔软的触觉传感器被集成到一个类似人类皮肤的多层结构中,并包括一层约0.5毫米薄的柔性特别磁化薄膜。当外力作用在薄膜上时,它可以检测到由于薄膜变形而产生的磁场变化。更重要的是,它可以将外力自动解耦或分解为两个分量:法向力(垂直于物体的力)和剪切力,分别提供对这两个力的精确测量。

此外,传感器具有另一种人皮肤的特性:允许其尽可能准确地定位刺激的位置的触觉“超分辨率”。有效的触觉超分辨率算法使用深度学习,实现了60倍的接触位置的定位精度的提高。这种触觉超分辨率算法可以帮助提高具有最小数量的感测单元的触觉传感器阵列的物理分辨率,从而减少了信号发送所需的布线数量和时间。

通过在机器人抓手的指尖安装传感器,该团队证明机器人可以完成具有挑战性的任务。当外力试图将鸡蛋等易碎物体拖走时,机器人抓手可以稳定地抓住它们,并通过远程操作将针穿过。传感器可以很容易地扩展到传感器阵列的形式,甚至是覆盖整个机器人身体的连续电子皮肤。

在不改变传感器厚度的情况下,可以通过改变传感器顶层(磁膜)的磁化方向来调节传感器的灵敏度和测量范围。这使得电子皮肤在不同部位具有不同的灵敏度和测量范围,就像人类皮肤一样。此外,与其他触觉传感器相比,该传感器具有更短的制造和校准过程。

该传感器可用于自适应抓取、灵巧操作、纹理识别、智能修复和人机交互等机器人领域。

欲了解更多信息,请联系研究与技术副总裁办公室此电子邮件地址正受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用JavaScript才能查看它。;+852 3442-6847。


运动设计杂志

本文首次发表于2021年6月号运动设计杂志。

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