機(jī)器人觸覺進(jìn)化：TactEdge傳感器賦能精細(xì)操作

觸覺傳感在具身智能領(lǐng)域具備巨大的應(yīng)用潛力

原標(biāo)題：未來(lái)具身智能的觸覺！TactEdge傳感器讓機(jī)器人具備精細(xì)觸覺感知，實(shí)現(xiàn)織物缺陷檢測(cè)、靈巧操作控制
文章來(lái)源：HyperAI超神經(jīng)
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章詩(shī)昕博士：TactEdge視觸覺傳感器及其在機(jī)器人感知操作中的應(yīng)用

本文總結(jié)了章詩(shī)昕博士在“新銳論前沿”第三期線上分享活動(dòng)中關(guān)于TactEdge視觸覺傳感器的精彩演講。演講涵蓋了TactEdge傳感器的迭代歷史、硬件優(yōu)化、視觸覺仿真以及在機(jī)器人感知操作中的應(yīng)用等方面。

1. TactEdge視觸覺傳感器的迭代發(fā)展

傳統(tǒng)電子類觸覺傳感器分辨率較低，而基于視覺識(shí)別的視觸覺傳感器顯著提高了觸覺信息的質(zhì)量和空間分辨率。章博士團(tuán)隊(duì)自2014年起研發(fā)TactEdge傳感器，歷經(jīng)六代迭代：第一代采用涂層式設(shè)計(jì)，具備雙模態(tài)觸覺傳感功能；第二代添加熱致變材料實(shí)現(xiàn)溫度感知；第三代集成視觸覺傳感的軟體手；組合功能層實(shí)現(xiàn)紋理和溫度的多模態(tài)感知；第五代在傳感器尺寸和成像魯棒性上進(jìn)行了優(yōu)化，并實(shí)現(xiàn)力和紋理的雙模態(tài)感知；第六代采用TIRgel機(jī)制，通過全內(nèi)反射創(chuàng)造光度信息表征觸覺信息，并引入可調(diào)焦相機(jī)。

2. TactEdge傳感器的硬件優(yōu)化

演講重點(diǎn)介紹了TactEdge傳感器在硬件方面的優(yōu)化策略，包括彈性體工藝優(yōu)化（簡(jiǎn)化流程、降低成本）、涂層工藝優(yōu)化（提升耐磨性和延展性，采用貼金和拉絲工藝）、視觸覺成像優(yōu)化（提升魯棒性，開發(fā)成像調(diào)節(jié)系統(tǒng)）以及感溫層優(yōu)化（分布式模態(tài)設(shè)計(jì)）。這些優(yōu)化顯著提升了傳感器的性能和可靠性。

3. 視觸覺仿真

為了解決傳感器磨損問題并減少大規(guī)模數(shù)據(jù)采集的需求，團(tuán)隊(duì)開展了基于Taichi語(yǔ)言和MLS-MPM方法的視觸覺仿真研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)彈性體變形的仿真，并通過Touch 2.0版本提升了仿真精度和真實(shí)感。

4. TactEdge傳感器在機(jī)器人感知操作中的應(yīng)用

TactEdge傳感器在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)了其應(yīng)用潛力：在織物識(shí)別中，融合視觸覺信息顯著提升了識(shí)別精度，尤其在織物缺陷檢測(cè)方面表現(xiàn)突出；在透明物體識(shí)別中，結(jié)合視覺和觸覺信息，實(shí)現(xiàn)了99%以上的玻璃杯識(shí)別準(zhǔn)確率，并提出了層次區(qū)域特征提取機(jī)制(LRFE-Net)提升識(shí)別效率；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，利用形變差異評(píng)估水果軟硬度及腐爛程度，并提出了two-stage自適應(yīng)抓取策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同物體的穩(wěn)定抓取。

5. 總結(jié)與展望

章博士團(tuán)隊(duì)的TactEdge視觸覺傳感器在硬件優(yōu)化和應(yīng)用方面取得了顯著進(jìn)展，為機(jī)器人感知操作提供了新的技術(shù)手段。未來(lái)，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)探索觸覺與靈巧操作的融合，致力于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的擬人化精細(xì)操作。

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