01. 成果簡介

本成果涉及一種多模態(tài)觸覺感知裝置，屬于機器人傳感器技術(shù)領(lǐng)域。與人類相似，機器人感知外界環(huán)境最真實、穩(wěn)定、便捷的方式便是通過機器人手觸摸，機器人手的感知能力決定了機器人是否能夠正確認知外界環(huán)境以及機器人的操作精度、成功率等。在新一代機器人手中，傳感裝置已逐漸趨于陣列化、多功能化和集成化。目前常見的觸覺傳感器有壓阻式、電容式、光電式等，它們都存在密度難以提高、電路處理復雜等問題。為了克服以上不足，近年出現(xiàn)了基于視覺的觸覺傳感裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、信息豐富等優(yōu)勢。目前基于視覺的觸感裝置仍存在性能提升空間。

本項目將感溫變色油墨材料應用于觸感裝置，感知機器人操作過程中的溫度[1]。同時提出一種基于微視覺的觸覺三維力檢測方法，通過采集觸覺接觸區(qū)域內(nèi)彈性體的形變圖像的變化，采用一系列圖像處理方法，并且使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合的技巧，定性并且定量的刻畫物理世界中的觸覺、滑覺等，從而提供了一種多模態(tài)觸覺感知裝置，可以得到三維接觸力、接觸物體表面的溫度及紋理等多種模態(tài)信息[2]。本裝置打破了傳統(tǒng)觸覺感知裝置單模態(tài)信息采集的現(xiàn)狀，可在同一感知裝置中集成受力、紋理、溫度等信息的測量，檢測觸覺、滑覺、壓覺三維接觸力，獲得高精度的接觸紋理信息，實現(xiàn)了多模態(tài)信息的測量，并將這些信息綜合到對一個物體的識別、抓取操作中，使機器人更加智能化、人性化。本裝置具有實時性好，檢測穩(wěn)定，檢測誤差小，檢測精度高的優(yōu)點。

圖1. 基于微視覺的多模態(tài)觸覺感知裝置結(jié)構(gòu)圖

圖2. 結(jié)合多模態(tài)觸感裝置的機械手

02. 應用前景

本成果技術(shù)可應用于工業(yè)機器人、智能機器人、人機協(xié)作、醫(yī)療康復等領(lǐng)域，應用前景廣泛。

03. 知識產(chǎn)權(quán)

本成果核心技術(shù)已申請發(fā)明專利3項。

04. 團隊介紹

項目團隊致力于研究具備自主決策和學習能力的機器人操作技能學習系統(tǒng)。團隊包括孫富春、方斌、劉華平、宋亦旭四位教師，專注智能機器人靈巧精準操作研究，研制了擬人觸覺的傳感裝置、多模態(tài)穿戴交互裝置、殘疾人假肢靈巧手、仿人感知靈巧手和變剛度軟體手，在本領(lǐng)域發(fā)表論文40余篇，申請專利20余項，獲得IROS2016機器人靈巧操作比賽冠軍、IROS2017服務(wù)機器人操作比賽亞軍、WRC2016最佳科技創(chuàng)新獎等。同時團隊和河北清華發(fā)展研究院合作成立了人工智能及機器人研究中心，共同推動智能機器人的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

05. 合作方式

技術(shù)許可。

06. 聯(lián)系方式

郵箱：liuyi2017@tsinghua.edu.cn

， fangbin@tsinghua.edu.cn