中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院、人形機器人研究院董二寶副教授課題組聯(lián)合香港城市大學(xué)于欣格副教授團隊，于 11 月 15 日在國際期刊《國家科學(xué)評論》（National Science Review）上在線(xiàn)發(fā)表了題為“A tactile perception method with flexible grating structural color”的研究論文。
該研究工作提出了一種基于柔性光柵結構色的觸覺(jué)感知新方法，在觸覺(jué)傳感器的觸點(diǎn)定位分辨率和力識別精度等綜合性能上實(shí)現了重要突破。
觸覺(jué)傳感器是機器人執行復雜精細操作的關(guān)鍵核心部件之一。近年來(lái)，隨著(zhù)機器視覺(jué)技術(shù)的快速發(fā)展，基于視覺(jué)識別原理的觸覺(jué)傳感器（也被稱(chēng)為視觸覺(jué)傳感器）成為觸覺(jué)感知領(lǐng)域的重要研究方向。然而，現有的視觸覺(jué)傳感器主要依賴(lài)幾何光學(xué)信息或標記跟蹤技術(shù)，其觸點(diǎn)力位識別感知的分辨率和精度受到了嚴重制約。
針對這一難題，研究團隊受仿生結構色現象的啟發(fā)，創(chuàng )新性地采用柔性光柵薄膜在白光照射下形成的結構色圖案作為觸覺(jué)表征信息，并結合深度學(xué)習算法進(jìn)行數據處理，實(shí)現了接觸點(diǎn)的高靈敏、高分辨率感知。
實(shí)驗結果表明，這種基于柔性光柵結構色的視觸覺(jué)感知方法能夠充分利用結構色圖案中蘊含的豐富觸覺(jué)表征信息，在觸點(diǎn)定位的空間分辨率和法向力識別精度方面顯著(zhù)優(yōu)于當前的視觸覺(jué)感知技術(shù)，并在綜合性能上取得了突破性提升。該傳感器的整體法向力大小精度為 6 mN（垂直于接觸面的力），平面分辨率為 79 μm，接觸深度分辨率為 25 μm。
此外，基于柔性光柵結構色的觸覺(jué)感知方法展現了卓越的可拓展適用性。研究團隊基于核心組件的模塊化設計，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了面向三種典型場(chǎng)景應用的傳感器原型。實(shí)驗進(jìn)一步驗證了該觸覺(jué)感知方法在機器人感知、環(huán)境監測和醫療器械等領(lǐng)域的廣泛應用潛力。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院精密機械與精密儀器系博士生邱宇澤為論文第一作者，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)董二寶副教授和香港城市大學(xué)于欣格副教授為論文通訊作者，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)張世武教授和鄭津津教授為論文共同作者。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費等項目支持。
