低成本触摸传感器有望应用于大规模机器人

Josiah02 · 发表于 2024-10-16 11:58:57

开发价格低廉、性能卓越的传感器对机器人研究具有重要意义，因为它可以提高感知能力，帮助提高机器人的操控和导航能力。近年来，工程师们推出了各种先进的触摸传感器设备，这些设备可以提高机器人检测触觉信号的能力，利用收集到的信息来指导机器人的行动。
纽约大学的研究人员推出了 AnySkin，这是一种低成本、耐用的传感器，易于组装和集成到机器人系统中。这种传感器是在arXiv上预先发表的一篇论文中介绍的，它比近年来推出的许多其他触觉传感器更容易获得，因此可以为机器人研究开辟新的机会。
“触觉是人类与周围世界互动的基础，但在当代机器人技术中，触觉远远落后于视觉，过去几年我一直在试图理解其中的原因，”论文共同作者 Raunaq Bhirangi 告诉 Tech Xplore。
“我们从机器人专家那里听到的最常见原因是：‘它太难融入我的设置中了’，‘我该如何用它训练神经网络？’‘我必须使用相同的传感器副本进行数据收集和评估——如果它中途撕裂怎么办？’ AnySkin 的设计明确是为了解决这些问题。”
AnySkin 是 Bhirangi 及其同事设计的新型磁性触觉传感器，是研究人员在之前的论文中介绍的传感器 ReSkin 的升级版。新传感器以 ReSkin 的简单设计为基础，同时还具有更好的信号一致性以及设备电子元件与其传感接口之间的物理分离。
AnySkin 只需几秒钟即可组装完成，并且几乎无需预处理即可用于学习人工神经网络模型。与 ReSkin 相比，它还能更一致地收集触觉信号，如果意外损坏，可以轻松快速地修复。
“如果你试图教你的机器人执行一些令人兴奋的任务，却不小心撕破了皮肤，你可以在 10 秒内更换皮肤，然后继续你的实验，”Bhirangi 说。“AnySkin 由两个主要部分组成——皮肤和电子设备。皮肤是一种磁性弹性体，由磁性粒子与硅树脂的混合物固化而成，然后使用脉冲磁化器进行磁化。”
AnySkin 传感器独特的自粘设计使其集成方式更加灵活。这意味着它可以轻松拉伸并插入各种表面，使其具备传感功能。
该传感器用途广泛，可以轻松制成各种形状和形式并进行组装。如果损坏，AnySkin 也可以简单地从表面剥离并更换。
在初步测试中，研究人员发现他们的传感器表现非常出色，其性能可与其他成熟的触觉传感器相媲美。值得注意的是，他们还观察到不同的 AnySkin 传感器表现出非常相似的性能和传感响应，这表明它们可以可靠地复制和大规模部署。
“我们使用机器学习来端到端训练一些机器人模型，这些模型接收来自 AnySkin 的原始信号以及来自不同视点的图像，并使用这些信息执行一些非常精确的任务 - 找到插座条并将插头插入第一个插座，找到信用卡机并通过它刷卡，找到 USB 端口并将 USB 插入其中，”Bhirangi 说。
“虽然很有趣的是，即使插座条/刷卡机/USB 端口的位置发生变化，我们也可以执行这些精确的任务，但更令人兴奋的是，你可以更换皮肤，而我们学习到的模型仍会继续正常工作。这种普遍性开辟了许多可能性。”
未来，AnySkin 可以集成到更广泛的机器人系统上，并在更多场景中进行测试。研究人员认为，它非常适合收集大量触觉数据，并用它来训练类似于计算机视觉和自然语言处理 (NLP) 的大规模深度学习模型。
“我们现在计划将 AnySkin 集成到不同的机器人装置中，从简单的机器人夹持器到多指机器人手，以及数据收集设备，如 Robot Utility Models 棍棒和传感手套，”Bhirangi 补充道。“我们还在寻找更好的方法来利用触摸信息来改善视觉触觉控制，以实现精细的机器人操控。”

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