麻省理工學(xué)院的研究人員首次通過僅利用來自其“感測(cè)”皮膚的運(yùn)動(dòng)和位置數(shù)據(jù)，使軟機(jī)械臂能夠了解其在3D空間中的配置。

由柔性材料制成的軟機(jī)器人(類似于在生物體中發(fā)現(xiàn)的材料)被提倡為傳統(tǒng)剛性機(jī)器人提供更安全，更適應(yīng)，更具彈性和生物啟發(fā)的替代產(chǎn)品。但是，對(duì)這些可變形機(jī)器人進(jìn)行自主控制是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，因?yàn)樗鼈兛梢栽谌魏谓o定時(shí)刻沿幾乎無限個(gè)方向移動(dòng)。這使得很難訓(xùn)練用于驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化的規(guī)劃和控制模型。

實(shí)現(xiàn)自主控制的傳統(tǒng)方法使用具有多個(gè)運(yùn)動(dòng)捕捉相機(jī)的大型系統(tǒng)，該系統(tǒng)為機(jī)器人提供有關(guān)3-D運(yùn)動(dòng)和位置的反饋。但是，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中的軟機(jī)器人而言，這是不切實(shí)際的。

在發(fā)表在《IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化快報(bào)》上的一篇論文中，研究人員描述了一種軟傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)覆蓋機(jī)器人的身體，以提供“本體感覺”，即感知其身體的運(yùn)動(dòng)和位置。該反饋會(huì)進(jìn)入一種新穎的深度學(xué)習(xí)模型，該模型可篩選出噪聲并捕獲清晰的信號(hào)，以估計(jì)機(jī)器人的3D配置。研究人員在類似于大象樹干的軟機(jī)器人手臂上驗(yàn)證了他們的系統(tǒng)，該機(jī)器人手臂可以自動(dòng)擺動(dòng)和伸展，可以預(yù)測(cè)自己的位置。

研究人員的軟傳感器是將導(dǎo)電硅膠片切成折紙圖案。它們具有“壓阻”特性，這意味著它們?cè)趹?yīng)變時(shí)會(huì)改變電阻。當(dāng)傳感器響應(yīng)機(jī)械臂的拉伸和壓縮而變形時(shí)，其電阻將轉(zhuǎn)換為輸出電壓，然后將其用作與該運(yùn)動(dòng)相關(guān)的信號(hào)。圖片來源：麻省理工學(xué)院(MIT CSAIL)Ryan L. Truby

麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工實(shí)驗(yàn)室(CSAIL)的博士后Ryan Truby說，傳感器可以使用現(xiàn)成的材料制造，這意味著任何實(shí)驗(yàn)室都可以開發(fā)自己的系統(tǒng)。 CSAIL博士后Cosimo Della Santina。

他說：“我們正在感測(cè)軟機(jī)器人，以從傳感器(而不是視覺系統(tǒng))獲取反饋，以進(jìn)行控制，而不是通過視覺系統(tǒng)進(jìn)行控制。”“例如，我們想使用這些柔軟的機(jī)器人樹干來自動(dòng)定向和控制自己，撿拾東西并與世界互動(dòng)。這是向這種更復(fù)雜的自動(dòng)化控制邁出的第一步。”

未來的目標(biāo)之一是幫助制造出可以更加靈巧地處理和操縱環(huán)境中物體的人造肢體。CSAIL主任Daniela Rus和電機(jī)工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系的Andrew and Erna Viterbi教授合著一本書，他說：“想想自己的身體：您可以閉上眼睛，根據(jù)皮膚的反饋來重建世界。”“我們希望為軟機(jī)器人設(shè)計(jì)相同的功能。”