北京
研究人員開發(fā)出無需攝像頭或外部追蹤裝置，便能感知觸摸與運動的軟體機器人。
新加坡國立大學(xué)的研究團隊開發(fā)出一款軟體機器人系統(tǒng)，賦予機器類似人類的軀體感知能力，使其能夠在無需依賴攝像頭或外部追蹤系統(tǒng)的前提下，檢測觸摸、外力及自身運動。
該研究聚焦于本體感覺——通常被稱為人體的“第六感”，它幫助人類無需觀看即可了解身體的位置與動作。研究團隊利用所謂的“預(yù)期感知”框架，在軟體機器人中復(fù)現(xiàn)了類似的能力。
該系統(tǒng)使機器人能夠預(yù)測自身身體應(yīng)如何運動，并將該預(yù)測與實時感官反饋進行比較。任何不匹配都預(yù)示著外部接觸或環(huán)境交互。研究人員表示，這有助于機器人區(qū)分自身運動與外部力量，而這一點長期以來一直是軟體機器人領(lǐng)域的難題。
為了測試該技術(shù)，研究團隊為柔性機器人配備了基于液態(tài)金屬的傳感器，能夠測量彎曲、應(yīng)變和形變。隨后，機器人利用內(nèi)部感知進行導(dǎo)航，并實時響應(yīng)物理交互。
機器人獲得第六感
新加坡國立大學(xué)機械工程系Cecilia Laschi教授表示：“軟體機器人同樣需要本體感覺。”
研究人員指出，傳統(tǒng)軟體機器人面臨困境，因為其應(yīng)變傳感器既會對自身運動做出反應(yīng)，也會對外部接觸做出反應(yīng)，導(dǎo)致難以判斷周圍實際發(fā)生的情況。
新框架通過模仿人腦預(yù)測感官反饋的方式來應(yīng)對這一問題。機器人根據(jù)運動指令計算出預(yù)期的身體位置，并將其與柔性結(jié)構(gòu)收集到的傳感器讀數(shù)進行比較。
研究團隊在一個迷宮導(dǎo)航實驗中測試了該系統(tǒng)。實驗中，機器人在無攝像頭的情況下自主移動，完全依靠觸摸和內(nèi)部感知來檢測墻壁并調(diào)整運動路徑。
在另一項測試中，人類操作員引導(dǎo)機器人完成類似于在人體模型上進行的按摩或醫(yī)療操作的動作。隨后機器人能夠高精度地學(xué)習(xí)并重復(fù)這些動作。
無攝像頭導(dǎo)航成為現(xiàn)實
Laschi教授表示：“它能在0.4秒內(nèi)檢測到外部接觸，并以極高的精度區(qū)分接觸來源。即使在動態(tài)環(huán)境中，機器人也能以低于10度的誤差幅度識別施加力的方向。”
研究人員認(rèn)為，這項技術(shù)可以改善醫(yī)療保健、康復(fù)以及輔助機器人領(lǐng)域的人機交互。配備了先進傳感能力的軟體機器人，最終有望幫助老年用戶、協(xié)助護理人員，或在微創(chuàng)手術(shù)中為外科醫(yī)生提供支持。
研究團隊還看到了在水下機器人中的應(yīng)用前景。例如，受章魚手臂啟發(fā)的機器人，可以利用基于觸摸的感知能力在攝像頭可能因黑暗或能見度差而失效的環(huán)境中進行導(dǎo)航。
“機器人學(xué)本質(zhì)上是一個跨學(xué)科領(lǐng)域，”Laschi教授補充道，并指出神經(jīng)科學(xué)、材料科學(xué)、人工智能和生物學(xué)在塑造未來機器人系統(tǒng)方面的作用日益增強。
未來，研究人員計劃利用機器學(xué)習(xí)模型來改進預(yù)測系統(tǒng)，這些模型的靈感來自于人腦如何通過經(jīng)驗構(gòu)建內(nèi)部表征。
該研究成果發(fā)表于《自然·通訊》。
如果朋友們喜歡，敬請關(guān)注“知新了了”！
特別聲明：以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布，本平臺僅提供信息存儲服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
