一種新型的三指機(jī)械手，沿著它的每個(gè)手指都具有G分辨率觸覺傳感。手指是柔順的，由柔性內(nèi)骨骼支撐的柔軟外殼構(gòu)成。每個(gè)手指都包含兩個(gè)攝像頭，可以沿著手指的正面和側(cè)面收集觸覺數(shù)據(jù)。抓取器可以對(duì)物體進(jìn)行包裹著抓取，并在一次抓取中提取大量豐富的觸覺數(shù)據(jù)。通過一次收集被抓取物體的多個(gè)部分的數(shù)據(jù)，我們可以用一次抓取來進(jìn)行物體識(shí)別，而不需要多次觸摸。本文描述了作者新穎的設(shè)計(jì)和制備技術(shù)，這些技術(shù)使我們能夠同時(shí)滿足柔順性和強(qiáng)度以及大面積G分辨率觸覺傳感的要求。

人類的手為許多機(jī)械手提供了靈感。人類的手指內(nèi)部有一個(gè)關(guān)節(jié)骨架，上面覆蓋著柔軟的皮膚，為手指提供力量和適應(yīng)性的結(jié)合。手指是圓形的，整個(gè)皮膚都有觸覺，且前面的觸覺靈敏度好。當(dāng)一個(gè)人用包裹的方式抓取物體時(shí)，物體會(huì)在很多點(diǎn)接觸手，從而使人能夠通過物體的形狀、大小和其他特性來識(shí)別物體。我們的目標(biāo)是創(chuàng)造一只模仿這些特性的機(jī)械手。使用單次抓握識(shí)別物體的能力很重要，需要沿著手指的抓握表面進(jìn)行“完全”感知。

盡管目前許多受手指啟發(fā)的傳感器可以用G分辨率指尖傳感器或低分辨率較大的觸覺傳感器很好地進(jìn)行物體識(shí)別，但它們要么要求物體與指尖完全接觸，要么要求多次重復(fù)抓取來對(duì)手內(nèi)的物體進(jìn)行分類。此外，它們不具備軟機(jī)器人所提供的適應(yīng)性，這可以J大地提G抓取器的安全抓取能力，或使其更安全地與周圍的世界互動(dòng)。也就是說，軟機(jī)器人機(jī)械手可以從具備結(jié)構(gòu)適應(yīng)性和剛度，以及觸覺傳感器的G分辨率傳感中受益匪淺。本文為此作出以下貢獻(xiàn)：

一種沿著曲面的連續(xù)G分辨率觸覺傳感器的新穎設(shè)計(jì)；

一種結(jié)合了觸覺傳感，以人類為靈感的抓取內(nèi)骨骼手指設(shè)計(jì)；

一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以僅利用單個(gè)抓取的觸覺圖像來對(duì)物體進(jìn)行分類。

將連續(xù)G分辨率觸覺傳感器集成到手指中，然后將其集成到類似人類的手中。然后，這只手能夠使用這些大的感應(yīng)范圍，從而能夠使用一次抓取在一定程度上準(zhǔn)確地對(duì)物體進(jìn)行分類，據(jù)作者所知，這是以前從未做過的。用一次抓握來識(shí)別物體的能力類似于我們?nèi)祟愒谟幸恍┗�礎(chǔ)知識(shí)后，在沒有外部視覺的情況下來抓握物體，能夠幾乎立即確定我們持有的東西。

盡管近的研究主要集中在用于靈巧操作的大范圍低分辨率觸覺傳感器或G分辨率指尖傳感器上，對(duì)手指表面大部分區(qū)域的G分辨率傳感沒有做太多研究。有了這種額外的傳感功能，我們就可以執(zhí)行許多有用的分類任務(wù)，且在一個(gè)柔軟、順從的抓取動(dòng)作中做到，我們也可以安全可靠地與物體和周圍環(huán)境進(jìn)行交互。類似于GelSight EndoFlex的傳感器能夠用于家庭護(hù)理機(jī)器人或人機(jī)交互，在這些方面，適應(yīng)性和傳感性能是成功的關(guān)鍵。

未來工作包括增加拇指狀關(guān)節(jié)，以及全指尖傳感，這可以大大提G抓取器在傳感和靈巧操作任務(wù)中的可用性。我們還可以繼續(xù)從GelSight傳感器中汲取靈感，并添加標(biāo)記，幫助跟蹤手指表面的滑動(dòng)、剪切或扭轉(zhuǎn)力。總的來說，我們新穎的內(nèi)骨骼手指設(shè)計(jì)開始解決設(shè)計(jì)具有G分辨率傳感的受人類啟發(fā)的軟硬機(jī)械手的問題，這些機(jī)械手未來能夠執(zhí)行越來越復(fù)雜的任務(wù)。