开发价格合理且高性能的传感器对机器人研究具有至关重要的意义，因为它可以提高感知能力，帮助提高机器人的操作和导航能力。近年来，工程师们推出了一系列先进的触摸传感器设备，这些设备可以提高机器人检测触觉信号的能力，利用它们收集到的信息来指导它们的行动。
纽约大学的研究人员介绍了AnySkin，这是一种低成本、耐用的传感器，易于组装和集成到机器人系统中。这种传感器是在arXiv上预先发表的一篇论文中介绍的，它比近年来推出的许多其他触觉传感器要容易得多，因此可以为机器人研究开辟新的机会。
该论文的合著者Raunaq Bhirangi告诉Tech Xplore：“触觉是人类与周围世界互动的基础，但在当代机器人技术中，触觉远远落后于视觉，过去几年我一直在试图理解其中的原因。”
“我们从机器人专家那里听到的最常见的原因是：‘它太难整合到我的设置中了’，‘我怎么用它来训练神经网络？“我必须使用同一份传感器进行数据收集和评估——如果它在中途断裂了怎么办？”AnySkin就是专门为解决这些问题而设计的。”
AnySkin是由Bhirangi和他的同事设计的新型磁性触觉传感器，是研究人员在之前的一篇论文中介绍的一种名为ReSkin的传感器的升级版本。新的传感器建立在ReSkin的简化设计之上，但它也具有更好的信号一致性，并且在设备的电子设备和传感接口之间进行了物理分离。
任何皮肤都可以在几秒钟内组装起来，可以用来学习人工神经网络模型，几乎不需要预处理。与ReSkin相比，它收集触觉信号的一致性更强，如果意外损坏，可以轻松快速地修复。
比兰吉说：“如果你试图教会你的机器人执行令人兴奋的任务，不小心撕裂了皮肤，你可以在10秒内更换皮肤，然后继续你的实验。”“AnySkin由两个主要部分组成——皮肤和电子设备。这种皮肤是一种磁性弹性体，通过将磁性颗粒与硅树脂混合固化，然后使用脉冲磁化器磁化而制成。”
AnySkin传感器独特的自粘附设计使传感器集成的灵活性更大。这意味着它可以简单地拉伸并插入到各种表面上，以使其具有传感能力。
该传感器也是高度通用的，因为它可以很容易地制造成不同的形状和形式，并组装。任何皮肤也可以简单地从表面剥离和更换，如果损坏。
在最初的测试中，研究人员发现他们的传感器表现非常好，其性能与其他成熟的触觉传感器相当。值得注意的是，他们还观察到不同的AnySkin传感器表现出非常相似的性能和传感响应，这表明它们可以可靠地复制和大规模部署。
比兰吉说：“我们用机器学习来训练一些端到端的机器人模型，它们从AnySkin接收原始信号，并从不同角度获取图像，利用这些信息来执行一些非常精确的任务——找到一个插座，把插头插入第一个插座，找到一台信用卡机，通过它刷信用卡，找到一个USB端口，把USB棒插入其中。”
“有趣的是，即使插座条/卡机/USB端口的位置发生变化，我们也可以执行这些精确的任务，更令人兴奋的是，你可以换掉皮肤，我们学习的模型将继续工作良好。这种概括性开启了许多可能性。”
在未来，AnySkin可以集成到更广泛的机器人系统中，并在其他场景中进行测试。研究人员认为，它非常适合收集大量的触觉数据，并用它来训练大规模的深度学习模型，类似于那些支持计算机视觉和自然语言处理（NLP）的模型。
“我们现在计划将AnySkin集成到不同的机器人设备中，从简单的机器人抓手到多指机器人手，以及像机器人实用新型棒和传感手套这样的数据收集设备，”Bhirangi补充道。“我们也在寻找更好的方法来利用触摸信息来改善细粒度机器人操作的视觉控制。”
更多信息：Raunaq Bhirangi等人，AnySkin：即插即用的机器人触摸皮肤传感，arXiv（2024）。DOI: 10.48550/ arXiv .2409.08276
?2024 Science X Network
引用：低成本触摸传感器显示大规模机器人应用的前景(2024年，10月15日
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