柔性触觉的核心地位 力控 机器人具身传感系统的新需求 (柔性触觉传感器的应用)

引言

具身智能是指智能系统或机器通过感知和交互与环境进行实时互动的能力。2024年被认为是具身智能产业发展元年,与此相关的产业正在逐渐发展起来,例如机器人。

具身智能机器人与传感器

业内人士认为,具身智能机器人是人工智能终极形态。具身智能机器人指的是机器人能像人一样进行环境交互感知、自主规划、决策、行动、执行任务等。在真正完成具身智能升级之前,传感器将在这个过程中发挥关键作用。

具身智能对传感器的需求

1. 感知功能

感知包括视觉听觉味觉触觉等,具身智能机器人在进行不同的感知需要不同的传感器,例如:

  • 视觉感知需要 CMOS
  • 听觉需要 Mic 振动传感器
  • 痛觉需要力传感器、温度传感器
  • 前庭觉需要 IMU
  • 本体觉需要超声波距离传感器
  • 味觉、触觉、嗅觉也需要能实现相应功能的传感器,例如触觉阵列

2. 运动控制

只有一套完整的具身传感系统才能让机器人实现真正具身智能,通过感知的传递才能完成对运动控制的指导。天太机器人仿生机器人 BU 负责人刘瑗瑗认为,传感会引起运动控制的范式变化,包括来自视觉、运动路径规划、五感对齐以及预测运动控制下一帧等。

关键传感器技术

1. 力控和柔性触觉控制

在机器人的感知中,力控、柔性触觉控制是核心需求。力控的关键元器件是力传感器,其可测量三个力(FX、FY、FZ)和三个力矩(MX、MY、MZ)。柔性触觉传感器则可实现压觉、力觉、滑觉等 15 种物理量的测量。

2. 多维触觉传感器

帕西尼发布的人形机器人 Tora 上搭载了超过 100 颗多维触觉传感器,可实现压觉、力觉、滑觉等 15 种物理量的测量,力控精度高达 0.01N。

3. 六维力传感器

宇力仪器推出的六轴力传感器 M37XX 系列可应用于机器人,测量精度 5 至 6400N,非线性、迟滞小于 0.5%F.S。在机器人应用中,重量和价格也是考量力传感器的关键因素。

未来展望

随着机器人要掌握更多的技能,视觉等其他传感器也需要随之迭代,以满足不同的应用领域需求。

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