機器人觸覺進化：TactEdge傳感器賦能精細操作

觸覺傳感在具身智能領域具備巨大的應用潛力

原標題：未來具身智能的觸覺！TactEdge傳感器讓機器人具備精細觸覺感知，實現織物缺陷檢測、靈巧操作控制
文章來源：HyperAI超神經
內容字數：13586字

章詩昕博士：TactEdge視觸覺傳感器及其在機器人感知操作中的應用

本文總結了章詩昕博士在“新銳論前沿”第三期線上分享活動中關于TactEdge視觸覺傳感器的精彩演講。演講涵蓋了TactEdge傳感器的迭代歷史、硬件優化、視觸覺仿真以及在機器人感知操作中的應用等方面。

1. TactEdge視觸覺傳感器的迭代發展

傳統電子類觸覺傳感器分辨率較低，而基于視覺識別的視觸覺傳感器顯著提高了觸覺信息的質量和空間分辨率。章博士團隊自2014年起研發TactEdge傳感器，歷經六代迭代：第一代采用涂層式設計，具備雙模態觸覺傳感功能；第二代添加熱致變材料實現溫度感知；第三代集成視觸覺傳感的軟體手；組合功能層實現紋理和溫度的多模態感知；第五代在傳感器尺寸和成像魯棒性上進行了優化，并實現力和紋理的雙模態感知；第六代采用TIRgel機制，通過全內反射創造光度信息表征觸覺信息，并引入可調焦相機。

2. TactEdge傳感器的硬件優化

演講重點介紹了TactEdge傳感器在硬件方面的優化策略，包括彈性體工藝優化（簡化流程、降低成本）、涂層工藝優化（提升耐磨性和延展性，采用貼金和拉絲工藝）、視觸覺成像優化（提升魯棒性，開發成像調節系統）以及感溫層優化（分布式模態設計）。這些優化顯著提升了傳感器的性能和可靠性。

3. 視觸覺仿真

為了解決傳感器磨損問題并減少大規模數據采集的需求，團隊開展了基于Taichi語言和MLS-MPM方法的視觸覺仿真研究，實現了對彈性體變形的仿真，并通過Touch 2.0版本提升了仿真精度和真實感。

4. TactEdge傳感器在機器人感知操作中的應用

TactEdge傳感器在多個領域展現了其應用潛力：在織物識別中，融合視觸覺信息顯著提升了識別精度，尤其在織物缺陷檢測方面表現突出；在透明物體識別中，結合視覺和觸覺信息，實現了99%以上的玻璃杯識別準確率，并提出了層次區域特征提取機制(LRFE-Net)提升識別效率；在農業領域，利用形變差異評估水果軟硬度及腐爛程度，并提出了two-stage自適應抓取策略，實現了對不同物體的穩定抓取。

5. 總結與展望

章博士團隊的TactEdge視觸覺傳感器在硬件優化和應用方面取得了顯著進展，為機器人感知操作提供了新的技術手段。未來，團隊將繼續探索觸覺與靈巧操作的融合，致力于實現機器人的擬人化精細操作。

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