科技日報(bào)
2024-11-28 
我學(xué)者提出機(jī)器人觸覺感知新方法
記者26日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該校副教授董二寶課題組聯(lián)合香港城市大學(xué)副教授于欣格團(tuán)隊(duì)，提出了一種基于柔性光柵結(jié)構(gòu)色的觸覺感知新方法，在觸覺傳感器的觸點(diǎn)定位分辨率和力識別精度等綜合性能上實(shí)現(xiàn)了重要突破，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《國家科學(xué)評論》。
觸覺傳感器是機(jī)器人執(zhí)行復(fù)雜精細(xì)操作的關(guān)鍵核心部件之一。近年來，隨著機(jī)器視覺技術(shù)的快速發(fā)展，基于視覺識別原理的觸覺傳感器（也被稱為視觸覺傳感器）成為觸覺感知領(lǐng)域的重要研究方向。然而，現(xiàn)有的視觸覺傳感器主要依賴幾何光學(xué)信息或標(biāo)記跟蹤技術(shù)，其觸點(diǎn)力位識別感知的分辨率和精度受到了嚴(yán)重制約。
針對這一難題，研究團(tuán)隊(duì)受仿生結(jié)構(gòu)色現(xiàn)象的啟發(fā)，創(chuàng)新性地采用柔性光柵薄膜在白光照射下形成的結(jié)構(gòu)色圖案作為觸覺表征信息，并結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了接觸點(diǎn)的高靈敏、高分辨率感知。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種基于柔性光柵結(jié)構(gòu)色的視觸覺感知方法，能夠充分利用結(jié)構(gòu)色圖案中蘊(yùn)含的豐富觸覺表征信息，在觸點(diǎn)定位的空間分辨率和法向力識別精度方面顯著優(yōu)于當(dāng)前的視觸覺感知技術(shù)，并在綜合性能上取得了突破性提升。
此外，基于柔性光柵結(jié)構(gòu)色的觸覺感知方法展現(xiàn)了卓越的可拓展適用性。研究團(tuán)隊(duì)基于核心組件的模塊化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步開發(fā)了面向三種典型場景應(yīng)用的傳感器原型：一款高靈敏度振動傳感器，能夠精準(zhǔn)檢測低頻振動信號；一款仿生觸須傳感器，能夠靈敏感知低頻振動和氣流擾動；一套具備環(huán)向三維接觸感知能力的內(nèi)窺鏡觸覺傳感系統(tǒng)。
研究人員介紹，這項(xiàng)研究成果進(jìn)一步驗(yàn)證了該觸覺感知方法在機(jī)器人感知、環(huán)境監(jiān)測和醫(yī)療器械等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用潛力，為智能感知技術(shù)的發(fā)展提供了全新的研究思路和技術(shù)途徑。
（文章來源：科技日報(bào)）
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