机器人可以通过借助手臂进行视觉感知来同时检

ProTac系统使用内置摄像头实现接近感应（左侧）与触觉感应（右下角）功能。
Van Anh Ho from JAIST

为使机器人能在人类周围安全作业，其需感知人类的靠近并检测与人的物理接触。一项新系统通过安装在机械臂内部的摄像头，可同时实现这两种功能。
 
这项名为ProTac（接近与触觉传感）的技术由日本北陆先端科学技术大学院大学（JAIST）的胡云英教授、刘权庆博士及其团队研发。该技术已被集成至名为ProTac链节的圆柱形机械臂段中，同时也适用于其他机器人部件。
 
该中空附肢具有柔软的透明聚合物表皮，表面覆盖着柔性的聚合物分散液晶（PDLC）材料层。通过施加电压，PDLC层能在透明与不透明状态间快速切换。PDLC内表面布置着间隔排列的标记点阵列，这些标记点始终保持不透明状态。
 
机械臂内部两端各装有一个立体视觉相机，可沿附肢内部进行纵向监测。


ProTac链节结构示意图
Van Anh Ho from JAIST

当PDLC层处于透明状态时，具备计算机视觉功能的摄像头能够透过表层感知外界环境。若监测到有人类等物体靠近，搭载ProTac链节的机器人可立即停止运动以避免伤害人员，或主动避让防止接触。
 
当PDLC层转为不透明状态时，摄像头仅能观测到悬浮于黑色背景上的标记点阵列。一旦有人触碰柔性表皮，压力将导致局部标记点间距发生变化。通过识别这些形变特征，摄像头能精准判定机械臂的受触位置及所受压力大小。
 
值得一提的是，ProTac系统可设置为"闪烁模式"，该模式下PDLC层会持续快速地在透明与不透明状态间切换。这使得系统能同步交替执行接近感应与触觉感应功能，既可追踪移动人员，又能实时感知机械臂的接触情况。


ProTac系统同样适用于设计用于抓取物体的机器人，使其能精准感知所施加的压力大小。
Van Anh Ho from JAIST

刘博士表示："ProTac系统可应用于需要安全保障和精细物理交互的各种灵巧机器人操作领域。"
 
这项研究的论文已近期发表在《IEEE机器人与自动化汇刊》上。


《T-RO：面向机械臂的视觉驱动接近与触觉传感：设计、感知与控制》
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来源: JAIST