用于机器人应用的基于软聚合物的触觉传感器

为了有效地处理日常任务，机器人应该能够检测周围物体的属性和特征，以便它们能够相应地抓取和操纵它们。人类自然地使用他们的触觉来实现这一点，因此机器人专家一直在努力为机器人提供类似的触觉感知能力。

香港大学的一组研究人员最近开发了一种新的软触觉传感器，可以让机器人检测它们所抓取物体的不同特性。该传感器在arXiv上预发表的一篇论文中有所介绍，它由两层编织光纤和自校准算法组成。

“尽管机器人应用中存在许多柔软且贴合的触觉传感器能够解耦法向力和剪切力，但接触物体的大小对力校准模型的影响通常被忽略了，”WentaoChen、YoucanYan和他们的同事在他们的论文中写道。

“利用接触力可以从软光纤芯中的光功率损耗中得出的原理，我们提出了一种软触觉传感器，通过设计一个双-嵌入软弹性体中的层状编织聚合物基光纤各向异性结构。”

从本质上讲，该团队提出的触觉传感器在向不同方向变形时会产生各向异性响应。然后通过线性校准算法处理此响应，该算法直接将光纤发出的信号映射到与传感器接触的物体的大小，并将力校准到物体的大小。

Chen、Yan和他们的同事在一系列真实世界的实验中评估了他们的传感器，将其集成在机械臂的尖端。在这些初始测试中，该传感器取得了非常有希望的结果，因为它可以测量物体的大小以及根据物体尺寸校准的法向力和绝对力，精度很高。

“通过校准机械臂尖端的传感器，我们表明机器人可以以平均0.15N的法向力精度、0.17N的X轴剪切力和0.18N的Y轴剪切力重建力矢量轴，在所有方向的传感范围内0-2N，物体尺寸测量的平均精度为0.4mm，在5-12mm的测试压头直径范围内，”Chen、Yan和他们的同事在他们的论文中解释道。

“结果突出了各向异性双层光纤结构和柔性PCB的硬件设计以及校准算法实现的精确测量。”

与过去开发的其他人工触觉系统相比，研究人员的软传感器不依赖于数据驱动的人工智能(AI)模型，这些模型的计算要求很高，而且通常需要大量培训。这使得它更容易大规模实施，因为它的制造过程也相对容易且成本低廉。

未来，这种基于聚合物的新型传感器可以在更广泛的机器人上进行集成和测试，以进一步验证其在现实世界实验中的性能。此外，研究人员正计划进一步改进其设计，例如通过包括额外的光纤层或以不同方式排列它们以解码额外的触觉信息。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！