机器手力度识别精度达 6 mN，中国科大在触觉传感器研究中取得重要进展

IT之家最新消息显示，中国科学技术大学工程科学学院、人形机器人研究院的董二宝副教授课题组与香港城市大学的于欣格副教授团队，近日在国际期刊《国家科学评论》（National Science Review）上在线发布了题为“A tactile perception method with flexible grating structural color”（一种具有柔性光栅结构色的触觉感知方法）的研究论文。

这项研究提出了一种基于柔性光栅结构色的触觉感知新方法，突破了触觉传感器的触点定位分辨率和力识别精度等综合性能难题。

触觉传感器在机器人执行复杂细致操作时扮演着重要角色。随着机器视觉技术的不断进步，基于视觉识别原理的触觉传感器（也称为视触觉传感器）变得越来越受重视。然而，现有的视觉传感器主要依赖于几何光学信息或标记跟踪技术，其触点力位置识别感知的分辨率和精度一直受到限制。

为解决这一难题，研究团队借鉴仿生结构色现象，创新采用柔性光栅薄膜在白光照射下形成的结构色图案作为触觉表征信息，并借助深度学习算法进行数据处理，实现了接触点的高灵敏度和高分辨率感知。

实验结果显示，基于柔性光栅结构色的视觉触觉感知方法能够充分利用结构色图案中蕴含的丰富触觉表征信息，在触点定位的空间分辨率和法向力识别精度方面明显优于目前的视觉触觉感知技术，并在综合性能上取得了重大突破。该传感器的整体法向力大小精度可达6 mN（IT之家注：垂直于接触面的力），平面分辨率为79 μm，接触深度分辨率为25 μm。

此外，基于柔性光栅结构色的触觉感知方法还展现出卓越的可拓展适用性。研究团队基于核心组件的模块化设计，进一步研发了面向三种典型场景应用的传感器原型：

• 一款高灵敏度振动传感器，能够精准检测低频振动信号；

• 一款仿生触须传感器，能够敏锐感知低频振动和气流扰动；

• 一套具有环向三维接触感知能力的内窥镜触觉传感系统。

实验进一步验证了该触觉感知方法在机器人感知、环境监测和医疗器械等领域的广泛应用潜力。

中国科学技术大学工程科学学院精密机械与精密仪器系博士生邱宇泽是论文的第一作者，中国科学技术大学的董二宝副教授和香港城市大学的于欣格副教授为论文通讯作者，中国科学技术大学的张世武教授和郑津津教授为论文共同作者。该研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的支持。

IT之家附论文链接：

https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwae413/7901371

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