新颖廉价的触觉传感器允许机器人感知

在机器学习的帮助下，ETH研究人员开发了一种新的低成本触觉传感器.. 该传感器以高分辨率和极高的精度测量力分布，使机器人手臂能够抓住敏感或脆弱的物体。

人类用我们的手捡起脆弱或光滑的物体是没有问题的。 我们的触觉让我们感觉到我们是对物体有一个坚定的把握，还是它即将滑过我们的手指，所以我们可以相应地调整我们的抓地力。 机器人夹持手臂的任务是拾取物体是脆弱的或滑的或有一个复杂的表面也需要这种反馈。

苏黎世E TH的机器人研究人员现在已经开发出一种触觉传感器，在这种情况下可以派上用场-并标记他们认为是朝着“机器人皮肤”迈出的重要一步。 正如工程师指出的那样，传感器的设计极其简单，使其生产成本低廉。 基本上，它由一个弹性硅胶“皮肤”与彩色塑料微珠和一个固定相机贴在底部。

纯光输入测量

传感器是基于视觉的：当它接触到一个物体时，硅胶皮肤会出现压痕。 这改变了微珠的模式，它是由传感器底部的菲什耶透镜注册的。 从这些变化到模式，可以计算传感器上的力分布。

“常规传感器只在一个点上登记施加的力。 相比之下，我们的机器人皮肤让我们区分了在传感器表面作用的几个力，并以高分辨率和高精度计算它们，“CarloSferrazza说。 他是苏黎世E TH动态系统和控制教授RaffaelloD‘Andrea领导的小组的博士生。 “我们甚至可以确定一个力的作用方向，”Sferrazza说。 换句话说，研究人员不仅可以识别对传感器施加垂直压力的力，还可以识别横向作用的剪切力。

数据驱动的发展

为了计算哪些力推动微珠在哪个方向，工程师使用了一组全面的实验数据：在通过机器控制标准化的测试中，他们检查了与传感器的各种不同类型的接触。 它们能够精确地控制和系统地改变接触的位置、力分布和接触物体的大小。 在机器学习的帮助下，研究人员记录了几千个接触实例，并将它们与珠子图案的变化精确匹配。

到目前为止，研究人员建造的最薄的传感器原型是1.7厘米厚，覆盖5×5厘米的测量表面。 然而，研究人员正在使用同样的技术来实现更大的传感器表面，这些表面配备了几个摄像机，因此也可以识别复杂形状的物体。 此外，他们的目标是使传感器更薄-他们认为，使用现有的技术，厚度只有0.5厘米是可能的。

机器人、体育和虚拟现实

由于弹性硅胶是防滑的，传感器可以测量剪切力，因此非常适合用于机器人夹持臂。 Sferrazza解释说：“当一个物体有可能滑出手臂的抓握时，传感器就会识别出来，这样机器人就可以调整抓握强度。”

研究人员还可以使用这样的传感器来测试材料的硬度或数字地图触摸。 如果整合到可穿戴设备中，骑自行车的人可以通过踏板测量他们对自行车施加的力，或者跑步者可以测量慢跑时进入鞋子的力。 最后，这些传感器可以提供对开发触觉反馈很重要的信息，例如虚拟现实游戏。

进一步探讨

Carmelo Sferrazza等人。 全分辨率光学触觉传感器传感器的设计、动机和评估（2019年）。 DOI：10.3390/s19040928