香港大学实现机器人触觉传感器的自解耦和超分辨率

newlife · 发表于 2021-3-4 09:07:07

[paragraph]机器人在日常生活中无处不在，尤其是新冠肺炎爆发期间，机器人在无接触配送、紫外线消毒以及防疫应急处理和辅助作业等方面，都扮演了重要角色，也让人们看到机器人在医疗领域的潜力无限。
香港城市大学生物医学工程系申亚京教授课题组、香港大学计算机系潘佳教授课题组及其合作者，共同提出了一种基于磁性薄膜、类人类皮肤功能的触觉传感器，结合深度学习算法，实现了机器人触觉传感器的自解耦和超分辨率，为仿人类皮肤的触觉感知提供了新的思路，也再一次刷新了我们对机器人的新认知。

作为人类最大的器官，皮肤可以感知力的大小和方向，帮助人类完成非常精巧和复杂的任务，比如抓取易碎物品，进行灵巧操作，但现有的工业机器人触觉传感器与人类皮肤相比还存在较大差距。
相关成果以“Softmagneticskinforsuper-resolutiontactilesensingwithforceself-decoupling”为题，于近日发表在《科学机器人》（ScienceRobotics）上。这一研究将帮助机器人更好地完成自适应抓取、灵巧操作，可用于人机交互，模式识别等重要领域，赋予机器人灵巧操作日常物品的能力，提高人机交互的安全性。”

触觉传感器适用于机器人中模仿触觉功能的传感器，可以赋予机器人通过接触来感知外部环境并与之交互的能力，在机器人灵巧操作、人机共融、模式识别等领域有着重要的应用。

随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，科学家已经提出了多种多样的触觉传感器的研制方案，近年来，由于磁性材料可以对变化磁场作出快速响应的特性，已经机器人领域得到了重要应用。
去年11月，由申亚京教授课题组、中国科学院深圳先进技术研究院（SIAT）领衔的科研团队，通过使用一种名为M-spray的复合胶状磁性喷雾剂（compositedglue-likemagneticspray），成功开发出一种制造毫米级机器人（Millirobots）的简单方法。只需要将类似胶水的磁性喷雾剂喷在物体表面，就可以快速制造出一种运动可控且灵活的毫米级机器人。利用这种方法，在磁场的驱动下，被涂抹后的物体可以在不同表面上爬行、行走或滚动，成功在兔胃内实现在目标位置释放药物。
在本次研究中，研究人员也同样使用了一种磁性材料，拥有可编程性，可远程操控性等优点，在微型机器人中应用十分广泛，可用于体内药物递送，血管舒通等重要领域。针对磁膜的特性设计深度学习方法，将其超分辨率提高到了60倍，达到了与人类皮肤的超分辨率（约40倍）可比的程度。这对未来把人工皮肤覆盖于机器人全身，使机器人拥有和人类一样的全身触觉感知能力至关重要。”
随着该研究的发展，机器人表面触觉将获得新一轮提高，或许，工业机器人、协作机器人等也将随着触觉感知的发展迎来新的可能。