無限手套不只滅霸擁有,不遠的將來你也可能會得到,只是它沒有6顆寶石,卻有548個傳感器加持。更吸引人的是,這副手套的材料成本只有10美元,也就是不超過70元。5月29日,《自然》發表的研究描述了一種裝配了傳感器的手套,它可以學會識別單個物體、估算重量和應用觸覺反饋。
圖 | 手套掌心,黑色的傳感裝置連接到了黃色針織手套上
更軟,更靈敏
人類能夠以適當的力度抓握和感受物體。但是這種觸覺反饋很難在機器人身上實現。近年來,基于計算機視覺的抓握策略在新興機器學習工具的幫助下,取得了長足進步,但是對觸覺這一個重要感知模態的使用仍然是欠缺的。
目前已有的類似手套傳感器裝置造價高達數千美元,并且只有50個傳感器來收集信息。來自麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室的Subramanian Sundaram及同事設計了一種簡易廉價(成本只有10美元)的可伸縮觸覺手套,上面布置了548個傳感器和64個導電線電極。
該傳感器陣列由一張力敏薄膜和導電線網絡組成。電極與薄膜之間的每一個重合點都對垂直力敏感,并會記錄通過薄膜的電阻。研究人員帶上手套單手操控物體,由此記錄下了一個大規模的觸覺圖譜數據集。數據集包含手指區域的空間關聯和對應,它們代表了人類抓握的觸覺特征。
圖 | 手套有548個傳感器覆蓋,連接到定制的針織手套
圖 | b: 548個傳感器的分布,壓阻式傳感器陣列通過層壓簡單材料制造。c: 每個傳感器元件通過顯示電阻的變化來響應壓力
圖 | 抓握萬用表來估計重量(3倍播放速度)
研究人員使用手套,單手與26種物體進行互動,包括汽水罐、剪刀、網球、勺子、筆和杯子等等,時間超過5個小時,并錄下了觸覺視頻。之后,他們利用記錄下來的數據訓練一種深度學習網絡來識別這些圖片,發現該深度學習網絡能夠通過持握方式鑒定出不同的物體,還能估計出物體重量,這些都無需視覺輸入。在這26種物體的試驗中,這個系統識別準確率高達76%,還可以估測60克內的大多數物體的重量。研究者稱,這種策略或有助于未來設計假體、機械工具和人機交互。
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原文標題:一副“無限手套”的誕生:548個傳感器,人機合一
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