麻省理工研發(fā)帶傳感器的柔性機(jī)械臂 可感知自身運(yùn)動(dòng)
最近,麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員描述了一種配套軟體傳感器的系統(tǒng),該系統(tǒng)可覆蓋機(jī)器人的身體,以提供“本體感覺”,即感知其身體的運(yùn)動(dòng)和位置。該反饋會(huì)進(jìn)入一種新穎的深度學(xué)習(xí)模型,該模型可篩選出噪聲并捕獲清晰的信號(hào),以計(jì)算機(jī)器人的3D位置。
MIT配套軟體傳感器的機(jī)械臂系統(tǒng),資料圖
據(jù)了解,這款軟機(jī)器人手臂可自動(dòng)擺動(dòng)和伸展,并可預(yù)測(cè)自己的空間位置。研究人員開發(fā)的軟傳感器,是將導(dǎo)電硅膠片切成折紙形狀,使它們具有“壓阻”特性,這意味著它們?cè)趹?yīng)變時(shí)會(huì)改變電阻。當(dāng)傳感器響應(yīng)機(jī)械臂的拉伸和壓縮而變形時(shí),其電阻將轉(zhuǎn)換為輸出電壓,然后將其用作與該運(yùn)動(dòng)相關(guān)的信號(hào)。該傳感器可使用人類現(xiàn)成的材料制造,這意味著今后任何實(shí)驗(yàn)室都可以開發(fā)自己的系統(tǒng)。
完全集成的人體傳感器是軟機(jī)器人技術(shù)的長(zhǎng)期目標(biāo)。傳統(tǒng)的剛性傳感器會(huì)損害軟機(jī)器人的自然柔韌性,使其設(shè)計(jì)和制造復(fù)雜化,并可能導(dǎo)致各種機(jī)械故障。因此,基于軟材料的傳感器是一種更合適的替代方案,但是其設(shè)計(jì)需要專門的材料和程序運(yùn)行方法,這使得許多機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室難以在軟機(jī)器人中制造和集成它們。
機(jī)械臂動(dòng)態(tài)圖,資料圖
研究人員稱:“我們正在感測(cè)軟機(jī)器人特性,使其從傳感器(而不是視覺系統(tǒng))獲取反饋以進(jìn)行控制,而不是和原先一樣通過(guò)視覺系統(tǒng)進(jìn)行控制。例如,我們想使用這些柔軟的機(jī)器人樹干來(lái)自動(dòng)定向和控制自己,撿拾東西并與世界互動(dòng)。這是向這種更復(fù)雜的自動(dòng)化控制邁出的第一步。”
未來(lái),研究人員的目標(biāo)之一是幫助制造出可以更加靈巧地處理和操縱環(huán)境中物體的人造肢體。
接下來(lái),研究人員旨在探索新的傳感器設(shè)計(jì),以提高靈敏度,并開發(fā)新的模型和深度學(xué)習(xí)方法,以減少每臺(tái)新的軟機(jī)器人所需的訓(xùn)練時(shí)間和流程。他們還希望完善系統(tǒng),以更好地捕獲機(jī)器人的完整動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)前,該軟機(jī)器人神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和傳感器皮膚對(duì)捕捉細(xì)微運(yùn)動(dòng)或動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)不敏感。但是,對(duì)于目前基于學(xué)習(xí)的軟機(jī)器人控制方法而言,這是重要的第一步。