机器人领域的新曙光：基于触觉的物体旋转

在一个开创性的发展中，来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校（UCSD）的工程师团队设计了一只可以仅通过触觉旋转物体的机器人手，而无需视觉输入。这种 创新方法 的灵感来自于人类处理物体的方式，即使不需要看到它们，也能轻松地处理。

基于触觉的物体操作方法

该团队在四指机器人手上安装了 16 个触觉传感器，分布在手掌和手指上。每个传感器，大约花费 12 美元，执行一个简单的功能：检测物体是否触摸它。这种方法是独特的，因为它依赖于众多低成本、低分辨率的触觉传感器，使用简单的二进制信号（触摸或不触摸）来执行机器人手中的旋转。

相比之下，其他方法依赖于少量高成本、高分辨率的触觉传感器，附着在机器人手的特定区域，主要在指尖。加利福尼亚大学圣地亚哥分校的电气和计算机工程教授王晓龙（Xiaolong Wang），谁领导了这项研究，解释说，这些方法有几个局限性。它们最小化了传感器与物体接触的机会，限制了系统的感知能力。提供有关物体质地信息的高分辨率触觉传感器极难模拟，并且成本过高，使得在现实世界的实验中使用它们变得具有挑战性。

二进制信号的力量

“我们展示了我们不需要关于物体质地的详细信息来执行此任务。我们只需要简单的二进制信号，指示传感器是否触摸了物体，这些信号更容易模拟和转移到现实世界中，” 王说。

该团队使用模拟的虚拟机器人手旋转各种物体（包括具有不规则形状的物体）来训练他们的系统。该系统评估手上的哪些传感器在旋转过程中的任何时间点被物体触摸。它还评估手的关节当前位置以及它们之前的动作。使用这些信息，该系统指示机器人手哪个关节需要移动到哪里，在下一个时间点。

机器人操作的未来

研究人员在现实生活中的机器人手上测试了他们的系统，使用系统尚未遇到的物体。机器人手能够在不停顿或失去握持的情况下旋转各种物体。这些物体包括一个西红柿、一个甜椒、一个花生酱罐和一个玩具橡胶鸭，这是最具挑战性的物体，因为它的形状。具有更复杂形状的物体需要更长时间来旋转。机器人手也可以在不同轴上旋转物体。

该团队目前正在扩展他们的方法，以适应更复杂的操作任务。他们目前正在开发技术，以使机器人手能够接住、抛掷和抛接，例如。 “在手操作是一种我们人类非常常见的技能，但对于机器人来说非常复杂，” 王说。 “如果我们可以给机器人这种技能，那将会开启机器人可以执行的任务的大门。”

这一发展标志着机器人领域的一个重大进步，可能为可以在黑暗或视觉上具有挑战性的环境中操作物体的机器人铺平了道路。