卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所的新研究可以幫助機(jī)器人感知布料層，而不是依靠計(jì)算機(jī)視覺工具只看到它。這項(xiàng)工作可以讓機(jī)器人幫助人們完成家務(wù)，比如折疊衣物。

人類用他們的視覺和觸覺來抓住一個(gè)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(jī)器人來說，這些任務(wù)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(jī)器人技術(shù)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(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院助理教授兼機(jī)器人感知負(fù)責(zé)人大衛(wèi)赫爾德說和做(R-Pad)實(shí)驗(yàn)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(shí)到它有多么有價(jià)值。”

例如，要折疊衣物，機(jī)器人需要一個(gè)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(jī)器人感受頂層布料并抓住它，但如果機(jī)器人沒有感應(yīng)到其他布料層，機(jī)器人只會(huì)抓住頂層而永遠(yuǎn)不會(huì)成功折疊布料。

學(xué)分：卡內(nèi)基梅隆大學(xué)

“我們?nèi)绾谓鉀Q這個(gè)問題?”舉行問道。“嗯，也許我們需要的是觸覺感應(yīng)。”

由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)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(yīng)“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(hào)。在最近的一篇論文中，研究人員使用ReSkin來幫助機(jī)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(yùn)動(dòng)的磁場變化，我們可以實(shí)現(xiàn)觸覺感應(yīng)，”博士ThosWeng說。R-Pad實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生，他與RI博士后DanielSeita和研究生SashankTirula一起從事該項(xiàng)目。“我們可以使用這種觸覺感應(yīng)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(yīng)來抓取剛性物體，但布料是“可變形的”，這意味著當(dāng)你觸摸它時(shí)它會(huì)發(fā)生變化——這使得任務(wù)變得更加困難。調(diào)整機(jī)器人對布料的抓握會(huì)改變其姿勢和傳感器讀數(shù)。

研究人員沒有教機(jī)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(jì)它握住了多少層織物，然后調(diào)整抓地力再次嘗試，來教它抓住了多少層織物。該團(tuán)隊(duì)評估了機(jī)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(xùn)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(huì)機(jī)器人如何處理像一層層布料這樣精細(xì)的東西。

“這種傳感器的外形非常小，我們能夠完成這項(xiàng)非常精細(xì)的任務(wù)，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(xué)的傳感器，”Weng說。“我們能夠用它來完成以前無法完成的任務(wù)。”

不過，在將洗衣籃交給機(jī)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(jī)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(jī)器人最終能夠洗衣服所需的布料。”

該團(tuán)隊(duì)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(jī)器人和系統(tǒng)國際會(huì)議上發(fā)表。它還在會(huì)議的2022RoMaDO-SI研討會(huì)上獲得了最佳論文獎(jiǎng)。

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