OmniTact:用于机器人应用的紧凑型高分辨率触觉传感器

近年来,世界各地的研究人员一直在尝试开发能够在机器人身上复制人类触觉的传感器,并提高他们的操作技能。虽然这些传感器中的一些取得了显著的效果,但是大多数现有的解决方案种只有小的敏感区域或者只能采集低分辨率的图像。

加州大学伯克利分校的一个研究小组最近开发了一种新的多方向触觉传感器,称为 OmniTact,它克服了以前开发的传感器的一些局限性。OmniTact,出现在arXiv上发表的论文并将在 ICRA 2020上展示,它充当了一个人造指尖,让机器人能够感知它所握持或操纵的物体的属性。

“我们的实验室意识到需要一种传感器来完成一般的机器人操作任务,这种传感器的能力要比目前的触觉传感器更强大。”研究人员之一弗雷德里克·埃伯特说道。

现有的触觉传感器要么是扁平的,要么只有很小的敏感区域,要么只能提供低分辨率的信号。例如,GelSight传感器提供高分辨率(即400x400像素)的图像,但又大又平,只在一侧提供灵敏度,而 OptoForce 传感器是弯曲的,只在一个点提供力的读数。

GelSight 可以生成物体表面的详细三维地图,并检测其某些特征。

图像解释了GelSight传感器和OmniTact之间的基本区别。

与 GelSight 相比,OmniTact 是多向的,这意味着它的所有侧面都有感应能力。此外,它可以提供高分辨率读数,非常紧凑,而且它还带有弯曲的形状。当集成到手爪或机械手中时,传感器就像一个敏感的人造“手指”,允许机器人操纵和感知各种形状和大小不同的物体。

OmniTact 是通过将多个微型摄像头嵌入由硅胶制成的人造皮肤中而构建的。摄像机检测基于凝胶的皮肤的多方向变形,产生丰富的信号,然后可以通过计算机视觉和图像处理技术进行分析,推断出机器人正在操纵的物体的信息。

“我们的团队使用基于学习的方法来利用高分辨率反馈,并避免手动校准程序,”参与这项研究的另一名研究员 Akhil Padmanabha 说道。

埃伯特、帕德马纳巴和他们的同事评估了他们的传感器在一项相当具有挑战性的任务中的性能,在这项任务中,机器人必须将电连接器插入插座。他们还测试了它在按压给定物体时推断手指接触角度的能力。在这些初步评估中,OmniTact 取得了显著的结果,在状态估计任务中,优于仅一侧敏感的触觉传感器和另一个多方向传感器。

参与这项研究的另一名研究员Stephen Tian说,“通过我们对 OmniTact 的实验,我们发现多方向、高分辨率的触觉传感能够实现某些精细的操作任务,比如我们提出的连接器插入任务。”。“我们认为,在未来,除了在外科手术、海洋和太空任务中的机器人遥操作等应用之外,多方向触觉传感可能是通用机器人操作中的一个基本要素。”

研究人员利用内窥镜中通常使用的微型摄像机构建传感器,将硅胶直接浇铸到摄像机上。因此,OmniTact 比以前开发的 GelSight 传感器更紧凑,因此可能有更广泛的应用。在未来,它可能为创造具有更复杂传感能力的新机器人铺平道路。

*内容及图片来源于网络,侵权请联系小编。

打开APP阅读更多精彩内容