近日，像人由北京大学人工智慧研究院、类样灵活北京大学武汉人工智慧研究院、机器北京通用人工智慧研究院、人咋北京大学工学院等联合组成的像人科研团队露了一“手”。他们成功开发国际首个并且具备全手高分辨率触觉感知和完整运动水平的类样灵活xm外汇官网入口机器人手平台F-TAC Hand，实现高分辨率触觉感知机器手类人适应性抓取。机器该成果发表在国际学术期刊《自然·机器智慧》上。人咋
整合触觉反馈与运动水平
对人类手部作用的像人研究是具身智慧与机器人学研究的前沿。人的类样灵活手部具有架构高度复杂、作用极为精密的机器特点，由27块骨骼和34块肌肉组成，人咋拥有24个自由度的像人灵活性。
“人类在抓取一个装满水的类样灵活杯子与一个空杯子时，抓握杯子的机器位置、角度、方法可能完全不同。然而，在机器人领域，如何在不作用运动作用的前提下实现全手触觉涵盖一直是难题。”论文第一作者、xm外汇平台官网北京大学人工智慧研究院博士生赵秭杭说。
人在拿取物体时涉及到触觉反馈与运动水平两大水平。触觉反馈涵盖运动觉与皮肤触觉。前者通过肌肉、肌腱和关节感知力量，后者通过皮肤感知接触情形、纹理、温度、摩擦力等物理特性。运动作用指生物体通过神经平台和肌肉平台的xm外汇平台官网登录协同作用，实现身体运动的水平，涵盖运动学和动力学两个方面。通俗地说，触觉反馈就像“身体给大脑打报告”，将力量以及温度、摩擦力等物理特性传递给大脑；运动作用则是“大脑向身体下命令”，以便实现精准的运动运维。
整合触觉反馈与运动水平，是机器人研究领域中的关键挑战之一。一方面，需要避免触觉传感器对机器人运动灵活性造成作用，当前的触觉传感技术在涵盖率、分辨率和耐久性等方面难以满足实际软件需求；另一方面，机械手要在高效应对大量触觉数据的并且，驱动每个关节协同运动，使其在高自由度空间中像人一样完成复杂使命，这对技术倡导了很高要求。
在缺乏丰富触觉反馈的现状下，目前主流的机器人手或抓取器难以应对动态生态中的复杂流程使命。联合科研团队第一次在保持机械手完整运动水平的前提下，实现机器人手掌表面70%区域的高分辨率触觉涵盖，使机器人能像人类一样通过触觉反馈进行精确流程和适应性抓取。
赵秭杭介绍，F-TAC Hand的高分辨率触觉传感器空间分辨率达0.1毫米，相当于每平方厘米约有10000个触觉像素，远超目前商用机器人手的触觉感知水平。
巧妙设计实现流程平稳性
一系列仿人类手部设计，确保F-TAC Hand实现高分辨率感知和多样化抓取。
赵秭杭介绍，人类手部触觉平台由两个关键要素组成：遍布皮肤的密集触觉传感器阵列和大脑中专门说明这些海量感觉输入的神经应对机制。F-TAC Hand模拟了这种设计，将17个高分辨率触觉传感器以6种不同配置集成在一起。并且，巧妙设计确保传感器既是感知元件又是架构部件，从而在不牺牲灵活性的前提下实现前所未有的触觉涵盖规模。这种设计使F-TAC Hand能像人类手掌一样，在抓取流程中实时感知接触变动并迅速变更，极大提高了机器人在不确定生态中的流程平稳性。
“机器人手高度的关节灵活性会给运维算法带来极大挑战，我们通过开发一种生成人类多样化抓取方针的算法来处理这一难题。该算法基于概率模型，涵盖了人类常见的19种抓取类别，能实现与人类非常相似的抓取方法。”论文共同第一作者、北京通用人工智慧研究院博士生李宇飏说明。
实验结论表明，当理论上最优的抓取方针在现实生态中遇到障碍时，F-TAC Hand能在约100毫秒内感知现状并快速切换到替代方针，确保使命完成。相比没有触觉反馈的平台，F-TAC Hand在面临落实误差和物体碰撞风险时表现出显著的适应性优势，平均成功率从53.5%提高至100%。这种基于触觉的闭环反馈机制，使F-TAC Hand能在不确定生态中保持高效灵活的流程水平。
论文通讯作者、北京大学人工智慧研究院助理教授朱毅鑫认为，这项研究成果在对流程精度有极高要求的辅助手术、高精密组装类工作以及航空航天、应急回应等领域有普遍落地场景。“将来我们将继续加强触觉感知与机器人运维的结合，探索更加智慧的体感交互范式，为实现真正意义上的通用人工智慧奠定根本。”朱毅鑫表示。
发表评论