握手、拥抱、亲吻,这个成果让人类与机器人的交互更进一步

时间:   2019-10-13 11:02:37

记得拥抱人类的白色吗?拥抱对机器人来说是一件困难的事情,如果机器人拥抱人类或自己握手,那可能是因为它想得到人类的饼干。机器人对力的感知和控制是科学家认为阻碍类人机器人突破的最大瓶颈。

敏感的合成皮肤使机器人能够感知自己的身体和周围环境,这是机器人与人密切接触的一项重要功能。在人类皮肤的启发下,慕尼黑工业大学的一个团队开发了一种将人工皮肤和控制算法结合起来的系统,并利用它创建了第一个具有全身体人造皮肤的自主仿人机器人。

戈登城教授和他的团队开发的人造皮肤由六角形细胞组成,其大小约为2欧元(直径约1英寸)。每个细胞都配有微处理器和传感器,可以检测接触、加速、接近和温度。这种人工皮肤使机器人能够更细致、更敏感地感知周围的环境,这不仅有助于它们安全地移动,还能使它们在靠近人时更加安全,并能预测和积极避免事故。

由慕尼黑工业大学的研究人员开发的人造皮肤的每个细胞都配备了微处理器和传感器,以检测接触、加速、接近和温度。新的控制算法使得第一次将人造皮肤应用于人类大小的机器人成为可能。

资料来源:astrideckert/tum

表皮本身是由慕尼黑工业大学认知系统教授慕尼黑工业大学(GordonCheng)10年前开发的。然而,这项发明只有在整合到一个复杂的系统中时,才能显示出它的全部潜力,正如最新一期的IEEE程序(诉讼)所描述的那样。

1.通过基于事件的方法提高计算能力

机器人皮肤发展的最大障碍一直是计算能力。人体皮肤中大约有500万个感受器,传统系统连续处理人工皮肤中传感器数据的能力很快就达到极限,而之前的系统很快就会被来自数百个传感器的数据淹没。

为了解决这个问题,戈登城和他的团队使用神经工程方法来监控皮肤细胞,而不是持续使用基于事件的系统。这将使处理工作量减少90%。提示:每个单元只有在值发生变化时才从传感器发送信息。这与人类神经系统的工作方式类似。例如,当我们第一次戴帽子时,我们会感觉到一顶帽子,但我们很快就习惯了。直到风把它从我们的头上吹下来,就没有必要再关注帽子了,这使得我们的神经系统只需要专注于身体需要反应的新印象。这确保了即使是密切的身体接触也能确保安全。

通过一种基于事件的方法,程教授和他的团队现在已经成功地将人造皮肤应用于不依赖任何外部计算的自主机器人。机器人的上身、手臂、腿甚至鞋底都配备了1260个细胞(有13000多个传感器)。这给它带来了一种新的物理感觉,比如h/1的敏感脚,能够应付不均匀地面的能力,甚至是一只脚的平衡。

Hv1有特殊的皮肤,甚至可以安全地拥抱一个人,这听起来并不简单:机器人可以施加能严重伤害人类的力量,在拥抱时,两个身体会在许多不同的地方接触。机器人必须使用这些复杂的信息来计算正确的运动并施加正确的接触压力。这在工业应用中可能不那么重要,但在护理等领域,机器人的设计必须使它们与人非常接近,戈登城解释道。

多亏杜源:慕尼黑工业大学

二.多功能强

戈登城的机器人皮肤系统也非常耐用,被广泛使用。因为皮肤是由细胞组成的,而不是一片材料,所以即使一些细胞停止工作,它也能保持功能。我们的系统被设计成能在各种机器人的情况下快速工作,不出故障,戈登城说。现在,我们正在尝试制造更小的皮肤细胞,并且有可能大量生产它们。

图片来源:机械基础

在未来,我们可以与机器人进行身体上的互动,机器人会对它们做出反应,科学家们对此感到兴奋。


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