滑觉传感器如何让机器人有“触觉”？中国团队研发出模拟人类指纹细腻感知系统

发布时间：2024-10-06 12:10:58

如何让机器人有“触觉”？中国团队研发出模拟人类指纹细腻感知系统

中新网北京11月15日电 (记者孙自法)如何让机器人有“触觉”？施普林格·自然旗下学术期刊《自然-通讯》最新发表一篇技术论文称，中国研究团队研发成功一个类似人类手指的高分辨人工传感系统，能分辨细腻质地，如斜纹布、灯芯绒和羊毛。该研究成果或能提高机器人和人类义肢的精细触觉和细腻感知能力，有望应用于虚拟现实。

滑觉传感器正在一块织物上识别其质地(图片来自：郭传飞)。施普林格·自然供图

这项机器人技术领域重要突破，由论文通讯作者、南方科技大学郭传飞教授和同事等合作完成。他们介绍说，人类能用手指轻抚物体表面，通过静压力和高频振动来辨别物体；之前用来开发感知物理刺激的人工触觉传感器的方法只能基于触觉或多重传感器来识别现实世界物体，已有的系统难以实现对精细结构的分辨与识别，或需要两套系统来实现，而开发高时空分辨率和高灵敏度的实时人工传感系统一直存在挑战。

一只装有滑觉传感器的义肢手(图片来自：郭传飞)。施普林格·自然供图

针对该挑战，研究团队研发出一种模拟人类指纹特征的柔性滑觉传感器，能让系统在传感器滑过物体表面时识别表面质地的微小特征。通过结合机器学习，合作团队将该传感器整合到一个人类手部义肢上。他们发现，该传感器能捕捉到细小的触觉信号，并能识别20种不同材质，包括亚麻、尼龙、聚酯纤维和泡泡纱等，准确率可达100%。

研究团队认为，他们此次研究成果通过后续展开进一步研究，或有助于提升机器人的感知能力，促进佩戴人工义肢患者的感知恢复，并应用于基于触觉的虚拟现实和消费电子产品。未来非常大的一个应用场景，可能是人形机器人的精细触觉，让机器人获得细腻的触觉功能。(完)

一篇文章彻底学透机器人传感器，超越五感六觉，未来或将七情六欲

随着机器人热不断升温，人们也加大了对智能机器人的研究与追求。而智能机器人之所以称为智能，在于其能对自身内部以及外部环境进行感受并做出反应。其中对内部和外部环境信息的感受则是通过各种形形色色的内部传感器和外部传感器来实现，因此智能传感器的智能化程度在于传感器的应用程度，今天我们一起看一下机器人中都有哪些形形色色的传感器。

首先，用表格的形式来对机器人中的各种传感器进行分类

一、内部传感器

内部传感器的作用是对机器人的运动学和力学的相关参数进行测量，使得机器人在设计好的位置、速度以及轨迹进行工作。内部传感器主要包括位置传感器、速度和加速度传感器、角度传感器等。

位置传感器

加速度传感器

速度传感器

角度传感器

二、外部传感器

广义来讲，机器人的外部传感器就相当于人类的五官，用来检测机器人所处的外部环境。 比如感受外界物体的类型，距离物体有多远，是否能将物体抓取等，从而实现机器人与外界环境的交互作用。外部传感器主要包括物体识别传感器、触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器以及距离传感器等。

1. 触觉传感器

触觉传感器用于机器人中模仿触觉功能的传感器。触觉是人与外界环境直接接触时的重要感觉功能，研制满足要求的触觉传感器是机器人发展中的技术关键之一。随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，已经提出了多种多样的触觉传感器的研制方案，但目前大都属于实验室阶段，达到产品化的不多。触觉传感器按功能大致可分为接触觉、压觉传感器、滑觉传感器等。