機(jī)器人手指正在學(xué)習(xí)如何感受

加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員正在使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為機(jī)器人手指提供與人類(lèi)相似的敏感度。加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校雅各布工程學(xué)院的一組研究人員正在開(kāi)發(fā)一種用于柔性執(zhí)行器的觸摸感知系統(tǒng)，這種系統(tǒng)有朝一日可以讓機(jī)器人像人類(lèi)一樣具有類(lèi)似人類(lèi)的靈敏度。該項(xiàng)目是在由Michael Tolley教授領(lǐng)導(dǎo)的Bioinspired機(jī)器人和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的。該實(shí)驗(yàn)室還與更大的Contextual Robotics Institute相關(guān)聯(lián)。這項(xiàng)工作發(fā)表在最近一期的“科學(xué)機(jī)器人”雜志上。

加州大學(xué)圣地亞哥分校的機(jī)械工程博士生Benjamin Shih和團(tuán)隊(duì)成員之一告訴Design News，他們的想法是開(kāi)發(fā)一種使用機(jī)器學(xué)習(xí)的嵌入式觸摸感知模型。該團(tuán)隊(duì)使用運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)提供反饋，以訓(xùn)練復(fù)發(fā)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后在訓(xùn)練完成時(shí)斷開(kāi)該系統(tǒng)。這個(gè)過(guò)程可以比較教導(dǎo)學(xué)生在燈光打開(kāi)的情況下彈鋼琴，然后關(guān)燈，并讓他們僅依靠他們的觸覺(jué)來(lái)展示技巧。

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“我們并沒(méi)有明確地實(shí)時(shí)計(jì)算我們的運(yùn)動(dòng)學(xué)，但我們也不是每次都從頭開(kāi)始學(xué)習(xí)，”Shih說(shuō)，描述模型。“如果你從生物學(xué)中得出一些相似之處或靈感，就像人們?nèi)绾螌W(xué)習(xí)如何感覺(jué)和識(shí)別物體，或物體有多遠(yuǎn)，這是一些組合。“

通過(guò)在自由空間中展開(kāi)的致動(dòng)器以及沿著其長(zhǎng)度和在尖端處與物體接觸允許一個(gè)和兩個(gè)自由度來(lái)執(zhí)行實(shí)驗(yàn)。Shih說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目讓他對(duì)人體皮膚的“令人難以置信的分辨率”有了新的認(rèn)識(shí)。

對(duì)于他們的項(xiàng)目，研究人員制作了一套軟應(yīng)變傳感器，其中包含浸漬有導(dǎo)電碳納米管(cPDMS)的聚二甲基硅氧烷(PDMS)層。它們嵌入手指式致動(dòng)器的層中。這些軟傳感器不像傳統(tǒng)的剛性應(yīng)變傳感器那樣限制運(yùn)動(dòng)范圍，因此可以實(shí)現(xiàn)更大的工作空間。

然而，它們目前不太準(zhǔn)確，并且可能會(huì)漂移。這種不足至少部分地通過(guò)使用多個(gè)冗余傳感器得到補(bǔ)償。每個(gè)傳感器為任何類(lèi)型的應(yīng)變(例如拉伸，扭轉(zhuǎn)，壓縮等)提供單個(gè)無(wú)差別輸出，但組合輸出足以提供致動(dòng)器位置和它所承受的力的合理近似。

毫無(wú)疑問(wèn)，機(jī)器人技術(shù)將很快在我們的工作場(chǎng)所，家庭和醫(yī)療保健中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。隨之而來(lái)的是他們可能對(duì)人或財(cái)產(chǎn)造成傷害或傷害。當(dāng)然，精度和響應(yīng)性的提高將有所幫助，但使用更柔軟，可變形的材料也將發(fā)揮重要作用?？勺冃尾牧系膯?wèn)題在于它們的非線性行為，這使得控制它們成為一種挑戰(zhàn)。

此外，在這些機(jī)器人將要運(yùn)行的不受控制的“現(xiàn)實(shí)世界”環(huán)境中，它們必須為意外事件做好準(zhǔn)備，例如接觸外部物體，而不會(huì)迷失方向。這表明需要某種類(lèi)型的嵌入式運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，像哥倫比亞大學(xué)的研究人員這樣的團(tuán)體一直在發(fā)展。

這些方面的其他工作包括中國(guó)南開(kāi)大學(xué)雷孫教授的工作，他開(kāi)發(fā)了一種改進(jìn)串聯(lián)彈性執(zhí)行器系統(tǒng)控制的算法。與此同時(shí)，科羅拉多大學(xué)的研究人員正在研究使用介電彈性致動(dòng)器來(lái)提供類(lèi)似肌肉的行為。