核心提示:智能機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)類人的高靈巧操作?觸覺(jué)傳感器在當(dāng)中起到至關(guān)重要的作用。這就好比皮膚之于人,智能機(jī)器人的皮膚觸覺(jué)傳感器
智能機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)類人的高靈巧操作?觸覺(jué)傳感器在當(dāng)中起到至關(guān)重要的作用。這就好比皮膚之于人,智能機(jī)器人的“皮膚”——觸覺(jué)傳感器越靈敏,類人操作也就越靈巧。
近日,廈大航空航天學(xué)院周偉教授團(tuán)隊(duì)在柔性觸覺(jué)傳感器研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,提出了可以實(shí)現(xiàn)超靈敏高頻動(dòng)態(tài)力檢測(cè)的柔性觸覺(jué)傳感器新工作模式,突破了傳統(tǒng)傳感器靈敏度的理論極限值并得到顯著提升。這意味著,有了該傳感器,機(jī)器人操作靈巧度將有望得到大大提升。
這一研究成果發(fā)表在Nature Communications期刊,廈大航空航天學(xué)院機(jī)電工程系張金惠博士后為論文第一作者。
突破:超靈敏高頻動(dòng)態(tài)力檢測(cè)
讓機(jī)器人來(lái)幫我們倒水,實(shí)現(xiàn)的可能性大嗎?
接觸杯子、開(kāi)始倒水、判斷接水量、接幾分滿、送到指定位置、放下杯子。這些我們?cè)倨匠2贿^(guò)的操作,對(duì)智能機(jī)器人而言,能否精準(zhǔn)操作絕對(duì)是個(gè)考驗(yàn)。
成功與否,智能機(jī)器人的“皮膚”,也就是觸覺(jué)傳感器在當(dāng)中起了至關(guān)重要的作用。當(dāng)一款適合的柔性傳感器貼附于機(jī)器人的手時(shí),機(jī)器人整個(gè)倒水過(guò)程就可以精確地被檢測(cè)到,以此輔助它進(jìn)行類人的高靈巧操作。
這樣的場(chǎng)景,在周偉團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室上演了很多次。
當(dāng)前,在智能機(jī)器人動(dòng)態(tài)力檢測(cè)應(yīng)用中,常常使用壓電式柔性觸覺(jué)傳感器,但傳統(tǒng)的壓電式柔性觸覺(jué)傳感器靈敏度受限于自身靈敏度理論極限值。也就是說(shuō),智能機(jī)器人的“皮膚”從接受到指令到執(zhí)行操作的靈巧度并不如人意。
周偉團(tuán)隊(duì)的突破在于為智能機(jī)器人“皮膚”提出了全新的工作模式,大大提升了智能機(jī)器人“皮膚”的靈敏度。
周偉說(shuō),研究工作受節(jié)肢動(dòng)物結(jié)構(gòu)組成的啟發(fā),提出的這種仿生型“剛?cè)岵?jì)”柔性觸覺(jué)傳感器,不僅可以提升柔性材料的力傳遞效率,而且顛覆了傳統(tǒng)壓電式柔性觸覺(jué)傳感器的工作模式,使傳感器靈敏度得到顯著提升且可達(dá)到理論極限值的17倍,并具有5−600 Hz寬帶寬、0.009−4.3 N線性檢測(cè)范圍和實(shí)時(shí)力方向識(shí)別的優(yōu)異性能。
也就是說(shuō),有了該傳感器,智能機(jī)器人的操作會(huì)更靈巧,也會(huì)更靈敏地感知外界作用力的大小和方向。
團(tuán)隊(duì)介紹,該研究成果為壓電式觸覺(jué)傳感器進(jìn)一步深入研究提供了新方法和新思路,尤其是對(duì)智能機(jī)器人建立類人的觸覺(jué)感知系統(tǒng)具有重要的理論研究?jī)r(jià)值和意義。
過(guò)程:完美融合的“剛?cè)岵?jì)”
這款完美融合的“剛?cè)岵?jì)”的類人感知“皮膚”怎么來(lái)的呢?研究之初,周偉團(tuán)隊(duì)就一直在思考這個(gè)課題并付諸實(shí)踐。
柔性的基體加上剛性的微結(jié)構(gòu)——這種類節(jié)肢動(dòng)物的剛?cè)岵?jì)結(jié)構(gòu)能否實(shí)現(xiàn)??jī)赡陼r(shí)間里,一次又一次疊加的失敗經(jīng)歷,該團(tuán)隊(duì)一直在努力嘗試——畢竟并不是任意的剛?cè)岵?jì)就可以組成想要的結(jié)構(gòu)。
環(huán)氧樹(shù)脂、石蠟、聚二甲基硅氧烷、硅膠……這兩年,張金惠似乎化身為“材料專家”,以及“排列組合專家”。“我們的方向和目標(biāo)是明確且正確的,只是沒(méi)有找到最佳的方案。” 張金惠說(shuō),“當(dāng)然,科研就是一個(gè)不停試錯(cuò)的過(guò)程,持之以恒、堅(jiān)持不懈是最有效的,也是最有用的解決問(wèn)題的辦法。”
成百上千次的實(shí)驗(yàn),最終摸索出完美融合的“剛?cè)岵?jì)”結(jié)構(gòu)。廈大航院實(shí)驗(yàn)室里的“機(jī)械臂”就是在這樣的探索下成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)態(tài)力的超靈敏感知及靈巧操作。
“未來(lái),該觸覺(jué)傳感器不僅適用于智能機(jī)器人,也有望在醫(yī)療、汽車、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域進(jìn)行運(yùn)用。”周偉說(shuō)。
近日,廈大航空航天學(xué)院周偉教授團(tuán)隊(duì)在柔性觸覺(jué)傳感器研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,提出了可以實(shí)現(xiàn)超靈敏高頻動(dòng)態(tài)力檢測(cè)的柔性觸覺(jué)傳感器新工作模式,突破了傳統(tǒng)傳感器靈敏度的理論極限值并得到顯著提升。這意味著,有了該傳感器,機(jī)器人操作靈巧度將有望得到大大提升。
這一研究成果發(fā)表在Nature Communications期刊,廈大航空航天學(xué)院機(jī)電工程系張金惠博士后為論文第一作者。
突破:超靈敏高頻動(dòng)態(tài)力檢測(cè)
讓機(jī)器人來(lái)幫我們倒水,實(shí)現(xiàn)的可能性大嗎?
接觸杯子、開(kāi)始倒水、判斷接水量、接幾分滿、送到指定位置、放下杯子。這些我們?cè)倨匠2贿^(guò)的操作,對(duì)智能機(jī)器人而言,能否精準(zhǔn)操作絕對(duì)是個(gè)考驗(yàn)。
成功與否,智能機(jī)器人的“皮膚”,也就是觸覺(jué)傳感器在當(dāng)中起了至關(guān)重要的作用。當(dāng)一款適合的柔性傳感器貼附于機(jī)器人的手時(shí),機(jī)器人整個(gè)倒水過(guò)程就可以精確地被檢測(cè)到,以此輔助它進(jìn)行類人的高靈巧操作。
這樣的場(chǎng)景,在周偉團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室上演了很多次。
當(dāng)前,在智能機(jī)器人動(dòng)態(tài)力檢測(cè)應(yīng)用中,常常使用壓電式柔性觸覺(jué)傳感器,但傳統(tǒng)的壓電式柔性觸覺(jué)傳感器靈敏度受限于自身靈敏度理論極限值。也就是說(shuō),智能機(jī)器人的“皮膚”從接受到指令到執(zhí)行操作的靈巧度并不如人意。
周偉團(tuán)隊(duì)的突破在于為智能機(jī)器人“皮膚”提出了全新的工作模式,大大提升了智能機(jī)器人“皮膚”的靈敏度。
周偉說(shuō),研究工作受節(jié)肢動(dòng)物結(jié)構(gòu)組成的啟發(fā),提出的這種仿生型“剛?cè)岵?jì)”柔性觸覺(jué)傳感器,不僅可以提升柔性材料的力傳遞效率,而且顛覆了傳統(tǒng)壓電式柔性觸覺(jué)傳感器的工作模式,使傳感器靈敏度得到顯著提升且可達(dá)到理論極限值的17倍,并具有5−600 Hz寬帶寬、0.009−4.3 N線性檢測(cè)范圍和實(shí)時(shí)力方向識(shí)別的優(yōu)異性能。
也就是說(shuō),有了該傳感器,智能機(jī)器人的操作會(huì)更靈巧,也會(huì)更靈敏地感知外界作用力的大小和方向。
團(tuán)隊(duì)介紹,該研究成果為壓電式觸覺(jué)傳感器進(jìn)一步深入研究提供了新方法和新思路,尤其是對(duì)智能機(jī)器人建立類人的觸覺(jué)感知系統(tǒng)具有重要的理論研究?jī)r(jià)值和意義。
過(guò)程:完美融合的“剛?cè)岵?jì)”
這款完美融合的“剛?cè)岵?jì)”的類人感知“皮膚”怎么來(lái)的呢?研究之初,周偉團(tuán)隊(duì)就一直在思考這個(gè)課題并付諸實(shí)踐。
柔性的基體加上剛性的微結(jié)構(gòu)——這種類節(jié)肢動(dòng)物的剛?cè)岵?jì)結(jié)構(gòu)能否實(shí)現(xiàn)??jī)赡陼r(shí)間里,一次又一次疊加的失敗經(jīng)歷,該團(tuán)隊(duì)一直在努力嘗試——畢竟并不是任意的剛?cè)岵?jì)就可以組成想要的結(jié)構(gòu)。
△張金惠進(jìn)行剛?cè)岵?jì)柔性觸覺(jué)傳感器制備實(shí)驗(yàn)
環(huán)氧樹(shù)脂、石蠟、聚二甲基硅氧烷、硅膠……這兩年,張金惠似乎化身為“材料專家”,以及“排列組合專家”。“我們的方向和目標(biāo)是明確且正確的,只是沒(méi)有找到最佳的方案。” 張金惠說(shuō),“當(dāng)然,科研就是一個(gè)不停試錯(cuò)的過(guò)程,持之以恒、堅(jiān)持不懈是最有效的,也是最有用的解決問(wèn)題的辦法。”
成百上千次的實(shí)驗(yàn),最終摸索出完美融合的“剛?cè)岵?jì)”結(jié)構(gòu)。廈大航院實(shí)驗(yàn)室里的“機(jī)械臂”就是在這樣的探索下成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)態(tài)力的超靈敏感知及靈巧操作。
“未來(lái),該觸覺(jué)傳感器不僅適用于智能機(jī)器人,也有望在醫(yī)療、汽車、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域進(jìn)行運(yùn)用。”周偉說(shuō)。