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    近日，清华大学朱荣教授研究组在《科学机器人》（Science Robotics）发表研究论文，报道一种多功能感知的触觉传感器，采用类皮肤的多层结构，将多模感知原位集成，实现对触感、物感、温感等多种感知的高密度集成，将触觉传感器应用于机器手抓握感知，实现了对抓握物品的形状、大小和材料等多属性识别，并成功应用于垃圾分类。

    具有高灵敏和多维集成的柔性感知电子器件在智能机器人等领域有着广阔的应用前景，柔性感知是智能机器人交互的关键，在仿生机器人非视觉传感技术领域有着十分重要的作用，感知和交互技术是未来机器人的重要发展方向。纵观现有国内外柔性感知传感器和系统，在高灵敏测量、多感知集成、低交叉耦合、低成本加工上存在技术瓶颈，实际应用面临着巨大的挑战。

    针对以上问题，朱荣教授研究组提出一种基于热感应的多维传感新机理，利用热敏膜和外界的传导/对流换热对自身电阻的调控实现了压力、温度、流场、热物性等参数的集成测量，由于采用简单的薄膜敏感结构和统一的热敏检测原理，多维感知柔性电子器件具有简单结构、集成度高、低交叉耦合、易调控、成本低等特点。面向智能机器人对触觉感知的应用需求，研究团队研发出多维触觉传感器，实现触感、物感、温感等多种感知的原位集成，并将触觉传感器应用于机器人手感知系统，利用深度学习方法将感知转变为机器人对物品的认知，实现了对抓握物品形状、大小、温度和材质等多属性的高精准识别。不同于常规触摸识别技术仅利用压力感知，研究组将力感和热物性等多模信息进行融合，使得物品识别的准确率大大提高，从基于单模压力感知的69%识别率提高到基于多模感知的96%识别率，研究组还进一步展示了利用具有多维触觉感知的机器手进行垃圾分类的应用，实现了对七类垃圾物品的高准确识别。相关研究成果以题为《多维触觉传感器助力机器手物体识别》“Skin-inspired quadruple tactile sensors integrated on a robot hand enable object recognition”，发表在《科学机器人》（Science Robotics），论文第一作者为清华大学精密仪器系博士研究生李国朕，通讯作者为清华大学朱荣教授。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目和北京市自然科学基金重点项目的资助。

图：多触觉感知助力智能机器人

相关研究论文链接：

Guozhen Li, Shiqiang Liu, Liangqi Wang, Rong Zhu*, Skin-inspired quadruple tactile sensors integrated on a robot hand enable object recognition, Science Robotics. 5, eabc8134 (2020).  

DOI: 10.1126/scirobotics.abc8134

全文下载: 
http://robotics.sciencemag.org/cgi/content/full/5/49/eabc8134?ijkey=mhrdKSTpObuqQ&keytype=ref&siteid=robotics