雖然人類(lèi)經(jīng)常使用觸摸來(lái)理解物理世界，但許多機(jī)器人缺乏這種能力，而是依靠相機(jī)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)方法。最近，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出高分辨率和高動(dòng)態(tài)范圍但低成本的觸覺(jué)傳感器，例如基于磁彈性體的傳感器。皮膚或指紋的材料特性等仿生特征也有助于感知。

最近發(fā)表在 arXiv.org 上的一項(xiàng)研究通過(guò)添加仿生特征(包括指紋脊)擴(kuò)展了基于磁彈性體的觸覺(jué)傳感器的傳感能力。研究人員提出了一種以人體皮下解剖結(jié)構(gòu)為模型的具有雙層的低成本磁性彈性體結(jié)構(gòu)。

結(jié)果表明，指紋脊顯著提高了傳感器在一定速度范圍內(nèi)對(duì)具有不同表面特性的材料進(jìn)行分類(lèi)的能力。

觸覺(jué)傳感通常涉及對(duì)未知表面和物體的主動(dòng)探索，使其在處理材料和紋理的特性方面特別有效。人類(lèi)觸覺(jué)感知提取的一個(gè)關(guān)鍵屬性是表面粗糙度，它依賴(lài)于使用多層指尖結(jié)構(gòu)測(cè)量振動(dòng)信號(hào)?，F(xiàn)有的機(jī)器人系統(tǒng)缺乏能夠提供高動(dòng)態(tài)感應(yīng)范圍、感知材料特性并保持較低硬件成本的觸覺(jué)傳感器。在這項(xiàng)工作中，我們介紹了一種微型低成本觸覺(jué)傳感器的參考設(shè)計(jì)和制造過(guò)程，該傳感器由仿生皮膚結(jié)構(gòu)組成，包括人造指紋、真皮、表皮和用作機(jī)械感受器的嵌入式磁傳感器結(jié)構(gòu)。將機(jī)械信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。所提出的傳感器能??夠通過(guò)霍爾效應(yīng)檢測(cè)高分辨率磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，并為材料紋理分類(lèi)創(chuàng)建高維時(shí)頻域特征。此外，我們通過(guò)模擬和物理實(shí)驗(yàn)研究了不同表面?zhèn)鞲衅髦讣y模式對(duì)材料分類(lèi)的影響。在提取時(shí)間序列和頻域特征后，我們?cè)u(píng)估了一個(gè)用于區(qū)分不同材料的 k 最近鄰分類(lèi)器。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們的帶有指紋脊的仿生觸覺(jué)傳感器可以對(duì)材料進(jìn)行分類(lèi)，其準(zhǔn)確度比無(wú)脊傳感器高 8% 以上，且可更低。這些結(jié)果，以及我們傳感器的低成本和可定制性，