没有盲点的机器人手指

哥伦比亚工程公司的研究人员今天宣布，他们推出了一种具有触觉的新型机械手指。他们的手指可以在很大的，多曲线的表面上以极高的精度(不到1毫米)来定位触摸，就像人类的手指一样。

机械工程和计算机科学系副教授Matei Ciocarlie表示：“独立的触觉传感器和完全集成的触觉手指之间一直存在着差距，触觉传感在机器人操纵领域仍远远没有普及。”与电气工程教授Ioannis(John)Kymissis合作。“在本文中，我们展示了一种多曲线机器人手指，该手指在复杂的3-D表面上具有精确的触摸定位和法向力检测。”

事实证明，由于多种挑战，包括用于覆盖多弯曲表面的难度，高导线数或难以装配到小指尖的难度，当前的用于构建触摸传感器的方法难以集成到机器人手指中，从而无法在灵巧的手中使用。Columbia Engineering团队采用了一种新方法：新颖地使用来自嵌入在覆盖手指功能区域的透明波导层中的光发射器和接收器的重叠信号。

通过测量每个发射器和接收器之间的光传输，他们表明，他们可以获得非常丰富的信号数据集，该数据集会随着手指由于触摸而变形而发生变化。然后，他们证明了纯数据驱动的深度学习方法可以从数据中提取有用的信息，包括接触位置和施加的法向力，而无需分析模型。他们的最终结果是使用易于使用的制造方法制造的，完全集成的，具有传感功能的机器人手指，线数少，并且易于集成到灵巧的手中。

该研究在线发表在机电一体化的IEEE / ASME交易中演示了基础技术的两个方面，这些方面相结合以实现新结果。首先，在这个项目中，研究人员使用光来感应触摸。在“皮肤”下方，他们的手指上有一层由透明硅树脂制成的层，他们在其中发光来自30多个LED的光。手指还具有30多个光电二极管，可测量周围光线的反射。每当手指触摸到某物时，其皮肤就会变形，因此光线会在下面的透明层中四处移动。通过测量从每个LED到每个二极管的光量，研究人员最终获得了近1,000个信号，每个信号都包含有关所进行的接触的一些信息。由于光也可以在弯曲的空间中反弹，因此这些信号可以覆盖复杂的3D形状，例如指尖。