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[分享] 全身“人造皮肤”的德国自主人形机器人，或将感知力提升

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忘情追恨 发表于 2022-8-9 21:09:43 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
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-如果要与人紧密接触，这是一项至关重要的功能。

全身“人造皮肤”的德国自主人形机器人，或将感知力提升 第1张图片

受到人体皮肤的启发，慕尼黑工业大学(TUM)的一个团队开发了一种将人造皮肤与控制算法结合在一起的系统，并用它创建了第一台具有全身人造皮肤的自主人形机器人。

全身“人造皮肤”的德国自主人形机器人，或将感知力提升 第2张图片

全身“人造皮肤”的德国自主人形机器人，或将感知力提升 第3张图片

全身“人造皮肤”的德国自主人形机器人，或将感知力提升 第4张图片

由Gordon Cheng教授及其团队开发的人造皮肤由六角形细胞组成，其大小约为2欧元硬币(即直径约1英寸)。研究人员称，“每个都配有微处理器和传感器以检测接触时的加速度和温度等。这种人造皮肤使机器人能够更详细，更灵敏地感知周围环境。这不仅帮助他们安全移动，也使它们在人附近操作时更安全，并使他们能够预测和积极避免事故发生。”

全身“人造皮肤”的德国自主人形机器人，或将感知力提升 第5张图片

皮肤细胞本身是由TUM认知系统教授Gordon Cheng于10年前开发的。但是，这项发明在将其集成到复杂的系统中时才更得以体现。
以下内容编译自慕尼黑工业大学(Technical University Munich)官方内容：

通过基于事件的方法提高计算能力

开发机器人皮肤的最大障碍一直是计算能力。人体皮肤约有500万个受体，实现来自人造皮肤中传感器的数据的连续处理的能力很快就会达到极限，所以以前的系统很快就被数百个传感器的数据所淹没。
为了克服这个问题，Gordon Cheng和他的团队使用NeuroEngineering方法不连续监视皮肤细胞，而是使用基于事件的系统进行监视，这样最多可减少90%的处理工作量。这其中的关键是：仅当值更改时，各个单元才从其传感器传输信息。这类似于人类神经系统的工作方式。例如，当我们第一次戴上帽子时，我们会感受到这顶帽子，但是我们很快就会习惯这种感觉，直到风将其从我们的头上吹走之前，我们不容易注意到帽子。这使我们的神经系统专注于需要身体反应的新印象。

全身“人造皮肤”的德国自主人形机器人，或将感知力提升 第6张图片

即使与人体紧密接触也能令交互安全

通过基于事件的方法，Cheng教授及其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人类大小的自主机器人。H-1机器人的上身，手臂，腿部甚至脚底都装有1260个单元格(带有13000多个传感器)，这给它带来了新的“身体感觉”。例如，H-1的脚能够灵敏到应对不平坦的地面，甚至可以平衡一只脚。
H-1具有特殊的皮肤，甚至可以安全地拥抱一个人。这听起来并不简单：机器人可能施加会严重伤害人类的力量。在拥抱期间，机器人和人的身体有着很多部位的接触，机器人必须使用一些复杂的信息来计算正确的运动并施加正确的接触压力。Gordon Cheng解释说：：“这在工业应用中可能不那么重要，但是在护理等领域，必须设计与人类接触非常紧密的机器人。”

全身“人造皮肤”的德国自主人形机器人，或将感知力提升 第7张图片

多功能而坚固

Gordon Cheng的机器人这套系统也非常耐用且用途广泛。因为皮肤是由细胞组成的，而不是由一块材料组成的，所以即使某些细胞停止工作，它也能保持功能。GordonCheng说：“我们的系统旨在与各种机器人一起快速无故障地工作。”“现在，我们正在努力制造较小的皮肤细胞，并有可能大量生产。”
文章来源：机器人大讲堂


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标签：德国至关重要控制算法工业大学周围环境
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