7月14日,

记者从中国科学技术大学获悉,

该校工程科学学院、人形机器人研究院

王洪波研究员课题组

受章鱼触手肌肉驱动和本体感知机制启发,

研制出一种集驱动与感知

于一体的全向软体触手。

即使在完全黑暗、无法借助摄像头的情况下,

这条触手依然可以感知自身姿态,

并完成精准轨迹跟踪。

全向感知软体触手的系统架构及应用
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全向感知软体触手的系统架构及应用

与传统机械臂相比,软体触手更加柔软,能够适应狭窄空间和形状不规则的物体,但也正因为“太软”,它的形态变化更加复杂。如何让触手准确掌握自身姿态,成为实现精准控制的关键。

通常情况下,机器人需要借助摄像头观察自身位置,但视觉容易受到光照、遮挡和空间条件限制。如果再额外安装传感器,又会增加触手结构和线路的复杂度。为解决这一问题,研究团队将感知功能直接融入人工肌肉中。

这条触手由三根人工肌肉组成。三根肌肉伸长的程度不同,触手便会向不同方向弯曲。人工肌肉内部还缠绕着双螺旋导电纤维,当肌肉伸长或收缩时,导电纤维的电感也会随之变化。

这些变化就像触手发出的“身体信号”,能够反映每根人工肌肉当前的伸缩状态。研究人员再通过算法,将这些信号转化为触手的空间形态,从而让它实时判断自身的位置和姿态。

实验显示,这条触手仅依靠自身感知信号,就能快速重建三维形态。在承载40克重量、约相当于自身重量0.87倍的情况下,触手多个动态点的平均重建误差仅为1.56毫米。即使受到外力拉扯,或处于快速运动状态,系统也能持续感知姿态变化。

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全向感知软体触手的设计原理、形状感知及快速三维重建同时,触手还可以根据感知结果及时调整动作。在没有视觉辅助以及不同负载条件下,它能够完成T形、C形、方形、心形、圆形和“8”字形等多种轨迹跟踪,平均绝对误差小于1.514毫米。两条触手协同工作时,可以通过抓取过程中的形变感知物体尺寸,完成吐司制作、寿司和酱料盒抓取等操作。面对柔软、容易变形的海绵,双触手也能持续感知接触状态,并完成擦拭盘子的任务。
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全向感知软体触手的多任务操作演示

(图源中国科大)

来源:合新闻

审核:马翔宇 编辑:许家权 校对:解明傲