用于机器人应用的紧凑型高分辨率触觉传感器

（文章来源：科技报告与资讯）
       近年来，全世界的研究人员一直在尝试开发可复制人类触觉的应用在机器人上增强其操纵技能的传感器。尽管其中一些传感器取得了令人瞩目的效果，但大多数现有解决方案的敏感度较低，或者只能收集低分辨率的图像。

加州大学伯克利分校的一组研究人员最近开发了一种称为OmniTact的新型多向触觉传感器，该传感器克服了以前开发的传感器的某些局限性。OmniTact 是在arXiv上预先发表的一篇论文中提出的，将在ICRA 2020上发表，它充当了人工指尖，使机器人能够感知其所握持或操纵的物体的特性。

进行这项研究的研究人员之一弗雷德里克·埃伯特（Frederik Ebert）说：“我们需要一种具有比当前触觉传感器更强大功能的用于机器人操纵使用的传感器。现有的触觉传感器要么是平的，敏感区域很小，要么仅提供低分辨率的信号。例如，GelSight传感器虽然能提供高分辨率（即400x400像素）的图像，但是又大又平，且仅在一侧提供灵敏度，而OptoForce传感器尽管是弯曲的，但只能在单个点上提供力的读数。”

OmniTact是由Ebert和他的同事开发的传感器，是MIT和UC Berkeley的研究人员创建的触觉传感器GelSight的改进版。Getsight可以生成对象表面的详细3D映射并检测其某些特征。

与GelSight相比，OmniTact是多方向的，这意味着其所有侧面都具有感应功能。另外，它可以提供高分辨率读数，高度紧凑并且具有弯曲形状。当集成到抓手或机械手中时，该传感器就可以充当敏感的人造“手指”，从而使机器人可以操纵和感应各种形状和大小不同的物体。OmniTact是通过将多个微型相机嵌入到由硅胶制成的人造皮肤中而构建的。摄像机检测到基于凝胶的皮肤的多方向变形，产生丰富的信号，然后可以通过计算机视觉和图像处理技术对其进行分析，以推断出有关机器人正在操纵的物体的信息。

参与研究的另一位研究员Akhil Padmanabha说：“我们团队使用基于学习的方法来利用高分辨率反馈并避免进行手动校准程序。OmniTact在传感器的所有侧面都提供了触摸感应，从而使机器人能够在与物体以任何方向接触的同时获得触觉反馈。”

Ebert，Padmanabha及其同事在一项颇具挑战性的任务中评估了传感器的性能，该任务是机器人必须将电源连接器插入插座。他们还测试了在给定对象上手指最佳接触角度的推断能力。在这些评估中，OmniTact取得了非常好的成绩，在状态估计任务中，其性能仅优于一侧敏感的触觉传感器和另一种多向传感器。

“通过OmniTact进行的实验，我们发现多方向、高分辨率的触觉感应可以实现某些细粒度的操纵任务，例如我们提出的插电源连接器任务，”参与这项研究的另一位研究人员Stephen Tian说。“我们怀疑，除了诸如外科手术中的机器人遥控操作以及在太空任务中的应用之外，未来多方向触觉传感可能是通用机器人操纵中必不可少的要素。”

研究人员使用通常在内窥镜中使用的微型相机来构建传感器，将硅凝胶直接浇铸到相机上。结果，OmniTact比以前开发的GelSight传感器紧凑得多，因此可能具有更广泛的应用范围。将来，它可以为创建具有更复杂传感功能的新机器人铺平道路。

Padmanabha说：“我们计划将OmniTact变得更便宜、更紧凑，从而使其能够用于更广泛的应用中。我们的团队还计划进行更多的机器人操纵研究，以为下一代的触觉传感器提供帮助。”