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软磁皮肤超分辨率触觉感知与力自解耦( Soft magnetic skin for super-resolution tactile sensing with force self-decoupling )
Y Yan Z Hu Z Yang W Yuan Y Shen
人类皮肤可以感知法向力和剪切力两者的细微变化(即自解耦),并以比机械感受器之间的平均间距更精细的分辨率(即超分辨)感知刺激。相比之下,现有的机器人应用触觉传感器则逊色不少,既缺乏精确的力解耦,同时又缺乏适当的空间分辨率。本文设计了一种具有自解耦和超分辨能力的软触觉传感器,该传感器采用正弦磁化的柔性薄膜(厚度为0.5毫米),通过霍尔传感器检测其在外力作用下磁通密度的变化来实现对其变形的检测。该传感器可以用单个单元精确测量法向力和剪切力(一维演示),并实现深度学习增强的60倍超分辨精度。通过将我们的传感器安装在机器人手爪的指尖,我们展示了机器人能够完成具有挑战性的任务,例如在外界干扰下稳定地抓取脆弱的物体,以及通过遥操作穿针。该研究为触觉传感器的设计提供了新的思路,并将有助于机器人领域的各种应用,如自适应抓取、灵巧操纵、人-机器人交互等。
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