沒有盲點的機器人手指

哥倫比亞工程公司的研究人員今天宣布，他們推出了一種具有觸覺的新型機械手指。他們的手指可以在很大的，多曲線的表面上以極高的精度(不到1毫米)來定位觸摸，就像人類的手指一樣。

機械工程和計算機科學系副教授Matei Ciocarlie表示：“獨立的觸覺傳感器和完全集成的觸覺手指之間一直存在著差距，觸覺傳感在機器人操縱領域仍遠遠沒有普及。”與電氣工程教授Ioannis(John)Kymissis合作。“在本文中，我們展示了一種多曲線機器人手指，該手指在復雜的3-D表面上具有精確的觸摸定位和法向力檢測。”

事實證明，由于多種挑戰，包括用于覆蓋多彎曲表面的難度，高導線數或難以裝配到小指尖的難度，當前的用于構建觸摸傳感器的方法難以集成到機器人手指中，從而無法在靈巧的手中使用。Columbia Engineering團隊采用了一種新方法：新穎地使用來自嵌入在覆蓋手指功能區域的透明波導層中的光發射器和接收器的重疊信號。

通過測量每個發射器和接收器之間的光傳輸，他們表明，他們可以獲得非常豐富的信號數據集，該數據集會隨著手指由于觸摸而變形而發生變化。然后，他們證明了純數據驅動的深度學習方法可以從數據中提取有用的信息，包括接觸位置和施加的法向力，而無需分析模型。他們的最終結果是使用易于使用的制造方法制造的，完全集成的，具有傳感功能的機器人手指，線數少，并且易于集成到靈巧的手中。

該研究在線發表在機電一體化的IEEE / ASME交易中演示了基礎技術的兩個方面，這些方面相結合以實現新結果。首先，在這個項目中，研究人員使用光來感應觸摸。在“皮膚”下方，他們的手指上有一層由透明硅樹脂制成的層，他們在其中發光來自30多個LED的光。手指還具有30多個光電二極管，可測量周圍光線的反射。每當手指觸摸到某物時，其皮膚就會變形，因此光線會在下面的透明層中四處移動。通過測量從每個LED到每個二極管的光量，研究人員最終獲得了近1,000個信號，每個信號都包含有關所進行的接觸的一些信息。由于光也可以在彎曲的空間中反彈，因此這些信號可以覆蓋復雜的3D形狀，例如指尖。