Важный прогресс в исследовании активного осязательного восприятия для воплощенных роботов

Исследовательская группа под руководством Ли Синьминя из Института фотоники и оптоэлектроники Южно-Китайского педагогического университета добилась значительных успехов в разработке системы активного тактильного восприятия для телесных роботов. Результаты исследования были опубликованы в журнале «Advanced Science» («Передовые науки») и выбраны в качестве статьи для обложки выпуска. Группа предложила метод искусственного тактильного восприятия, основанный на активном исследовательском поведении и анализе частотно-временных характеристик, используя единственный гибкий пьезоэлектрический тактильный датчик для восприятия внешней структурной информации и внутренней атрибутивной информации объектов посредством скольжения и вибрации.

В области тактильного восприятия и телесного интеллекта ключевой проблемой является получение как внешней формы, так и внутренних свойств объекта с помощью ограниченной сенсорной системы для обеспечения эффективного взаимодействия роботов в сложных условиях. Существующие технологии часто зависят от мультимодального слияния сенсоров, что, хотя и улучшает способность получения информации, часто приводит к высокой сложности системы и серьёзной проблеме сцепления сигналов. В отличие от этого, люди могут активно использовать такие действия, как скольжение, постукивание или покачивание, для извлечения тактильной информации о свойствах объекта, и этот подход биомиметики предлагает новые пути для проектирования систем. Разработанный исследовательской группой гибкий тактильный сенсорный модуль, состоящий из пьезоэлектрической плёнки PVDF и эластичного стержня PDMS, может реагировать на силы, низкие до 0,02 Н, с эффективной частотой более 2000 Гц и частотным разрешением менее 1 Гц.

Благодаря разработке двух типов активного исследовательского поведения — скольжения и вибрации — и сочетанию анализа частотно-временных характеристик, система способна различать структурные границы менее 100 мкм и различия в направлении менее 1 градуса, а также идентифицировать различные типы жидкостей. Группа интегрировала сенсорный модуль в ловкую руку робота и успешно выполнила задачи по идентификации жидкостей, восприятию внешней структуры и принятию решений о захвате. Исследование демонстрирует получение многомерного тактильного восприятия с помощью единой сенсорной структуры, предлагая новый технологический путь для тактильного восприятия роботами и взаимодействия в сложных условиях, что в будущем может способствовать развитию более эффективных и адаптивных телесных роботов.