【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，西安交通大學(xué)陳雪峰教授團(tuán)隊(duì)通過模擬人類皮膚中觸覺小體的感知特性，提出了一種名為TAP(扭矩-角度-壓力)的觸覺傳感器。該研究成果以《扭矩感知賦予機(jī)器人類人級別的靈巧性》(Touching with torque enables human-level robotic dexterity )為題在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)。
 

　　指面扭矩感知不僅提供力的大小和方向，同時給出了施力點(diǎn)與環(huán)境的交互關(guān)系(如碰撞、平衡和阻力等)，是人類使用工具、精細(xì)操作的關(guān)鍵基礎(chǔ)。然而，在機(jī)器人領(lǐng)域，類人手的力、位置、環(huán)境的交互感知仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。
 

　　為實(shí)現(xiàn)如人類的精細(xì)化操作，研究團(tuán)隊(duì)提出的TAP傳感器通過單個讀出通道即可在寬范圍(±241.6 牛頓·毫米)內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙向、高靈敏度(角度分辨率0.1°，扭矩分辨率0.4 牛頓·毫米)和高線性度(R²=0.99)的扭矩感知。實(shí)驗(yàn)表明，TAP傳感器能夠同時感知壓力和扭轉(zhuǎn)信息，響應(yīng)時間約為20毫秒。將這一傳感器集成到機(jī)器人控制系統(tǒng)中，機(jī)器人能夠在無視覺條件下完成多項(xiàng)精細(xì)操作任務(wù)：將一個傾斜46°的牛奶盒平穩(wěn)放置、在2.4秒內(nèi)完成平衡木堆疊挑戰(zhàn)(成功率81.5%)，以及通過實(shí)時調(diào)整切割路徑完成白蘿卜切片。
 

　　這一具有類人觸覺感知能力的TAP傳感器展示了其在精細(xì)操作領(lǐng)域的巨大潛力。由于其能夠?qū)崟r感知物體與環(huán)境交互狀態(tài)的變化，TAP傳感器在精密裝配、醫(yī)療手術(shù)輔助、服務(wù)機(jī)器人等場景中擁有獨(dú)特的優(yōu)勢。西安交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院博士生汪領(lǐng)、孫瑜副教授、楊來浩副研究員為該論文共同第一作者；孫瑜副教授、楊來浩副研究員，香港科技大學(xué)申亞京教授為共同通訊作者。論文合作者中，陳雪峰教授為本研究提供了重要支持與寶貴建議。論文第一單位為西安交通大學(xué)。相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。