卡內基梅隆大學機器人研究所的新研究可以幫助機器人感知布料層，而不是依靠計算機視覺工具只看到它。這項工作可以讓機器人幫助人們完成家務，比如折疊衣物。

人類用他們的視覺和觸覺來抓住一個玻璃杯或拿起一塊布。它是如此例行公事，以至于很少考慮它。然而，對于機器人來說，這些任務是極其困難的。通過觸摸收集的數(shù)據(jù)量很難量化，而且這種感覺在機器人技術中一直難以模擬——直到最近。

“人類看著某物，我們伸手去拿它，然后我們用觸摸來確保我們處于正確的位置來抓住它，”計算機科學學院助理教授兼機器人感知負責人大衛(wèi)赫爾德說和做(R-Pad)實驗室。“人類所做的很多觸覺感知對我們來說都是很自然的。我們對此并沒有想太多，所以我們沒有意識到它有多么有價值。”

例如，要折疊衣物，機器人需要一個傳感器來模擬人類手指感覺毛巾或襯衫頂層并抓住其下面的層的方式。研究人員可以教機器人感受頂層布料并抓住它，但如果機器人沒有感應到其他布料層，機器人只會抓住頂層而永遠不會成功折疊布料。

學分：卡內基梅隆大學

“我們如何解決這個問題?”舉行問道。“嗯，也許我們需要的是觸覺感應。”

由卡內基梅隆大學和MetaAI的研究人員開發(fā)的ReSkin是理想的解決方案。開源觸摸感應“皮膚”由嵌入磁性顆粒的薄彈性聚合物制成，用于測量三軸觸覺信號。在最近的一篇論文中，研究人員使用ReSkin來幫助機器人感受布料層，而不是依靠其視覺傳感器來看到它們。

“通過讀取來自皮膚凹陷或運動的磁場變化，我們可以實現(xiàn)觸覺感應，”博士ThosWeng說。R-Pad實驗室的學生，他與RI博士后DanielSeita和研究生SashankTirula一起從事該項目。“我們可以使用這種觸覺感應來確定我們用傳感器捏住了多少層布料。”

其他研究使用觸覺感應來抓取剛性物體，但布料是“可變形的”，這意味著當你觸摸它時它會發(fā)生變化——這使得任務變得更加困難。調整機器人對布料的抓握會改變其姿勢和傳感器讀數(shù)。

研究人員沒有教機器人如何或在哪里抓住織物。相反，他們通過首先使用ReSkin中的傳感器估計它握住了多少層織物，然后調整抓地力再次嘗試，來教它抓住了多少層織物。該團隊評估了機器人拾取一層和兩層布料，并使用不同紋理和顏色的布料來展示訓練數(shù)據(jù)之外的泛化能力。

ReSkin傳感器的薄度和靈活性使得它可以教會機器人如何處理像一層層布料這樣精細的東西。

“這種傳感器的外形非常小，我們能夠完成這項非常精細的任務，將其插入布層之間，這是其他傳感器無法做到的，尤其是基于光學的傳感器，”Weng說。“我們能夠用它來完成以前無法完成的任務。”

不過，在將洗衣籃交給機器人之前，還有很多研究工作要做。這一切都始于平滑皺巴巴的布等步驟，選擇正確數(shù)量的布折疊，然后將布折疊到正確的方向。

“這真的是對我們可以用這種新傳感器做什么的探索，”翁說。“我們正在探索如何讓機器人用這種磁性皮膚感受柔軟的東西，并探索簡單的策略來操縱機器人最終能夠洗衣服所需的布料。”

該團隊的研究論文“LearningtoSingulateClothLayerUsingTactileFeedback”將于10月23日至27日在日本京都舉行的2022年智能機器人和系統(tǒng)國際會議上發(fā)表。它還在會議的2022RoMaDO-SI研討會上獲得了最佳論文獎。

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