中國科大研究人員提出機器人觸覺感知新方法

記者11月26日從中國科大獲悉，中國科學技術大學副教授董二寶課題組聯合香港城市大學副教授於欣格團隊，提出了一種基於柔性光柵結構色的觸覺感知新方法，在觸覺傳感器的觸點定位分辨率和力識別精度等綜合性能上實現了重要突破，展現出廣闊的應用前景。相關研究成果日前在線發表於《國家科學評論》。

觸覺傳感器是機器人執行復雜精細操作的關鍵核心部件之一。近年來，隨着機器視覺技術的快速發展，基於視覺識別原理的觸覺傳感器（也被稱爲視觸覺傳感器）成爲觸覺感知領域的重要研究方向。然而，現有的視觸覺傳感器主要依賴幾何光學信息或標記跟蹤技術，其觸點力位識別感知的分辨率和精度受到了嚴重製約。

針對這一難題，研究團隊受仿生結構色現象的啓發，創新性地採用柔性光柵薄膜在白光照射下形成的結構色圖案作爲觸覺表徵信息，並結合深度學習算法進行數據處理，實現了接觸點的高靈敏、高分辨率感知。

實驗結果表明，這種基於柔性光柵結構色的視觸覺感知方法能夠充分利用結構色圖案中蘊含的豐富觸覺表徵信息，在觸點定位的空間分辨率和法向力識別精度方面顯著優於當前的視觸覺感知技術，並在綜合性能上取得了突破性提升。

此外，基於柔性光柵結構色的觸覺感知方法展現了卓越的可拓展適用性。研究團隊基於核心組件的模塊化設計，進一步開發了面向三種典型場景應用的傳感器原型：一款高靈敏度振動傳感器，能夠精準檢測低頻振動信號；一款仿生觸鬚傳感器，能夠靈敏感知低頻振動和氣流擾動；以及一套具備環向三維接觸感知能力的內窺鏡觸覺傳感系統。

實驗進一步驗證了該觸覺感知方法在機器人感知、環境監測和醫療器械等領域的廣泛應用潛力，爲智能感知技術的發展提供了全新的研究思路和技術途徑。（記者 汪喬）