來(lái)自OmniTact的各種物體的觸覺(jué)讀數(shù)。從左到右：M3螺絲頭，M3螺紋，帶數(shù)字4 3 9的密碼鎖，印刷電路板（PCB），無(wú)線鼠標(biāo)USB。所有圖像均從面朝上的相機(jī)拍攝。

來(lái)自O(shè)mniTact的觸覺(jué)讀數(shù)在齒輪架上滾動(dòng)。當(dāng)傳感器旋轉(zhuǎn)時(shí)，OmniTact的多向功能使齒輪齒條保持可見(jiàn)。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們的主要目標(biāo)之一是使OmniTact盡可能緊湊。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們使用了具有大視角和短焦距的微型相機(jī)。具體來(lái)說(shuō)，我們選擇了通常用于醫(yī)療內(nèi)窺鏡的攝像頭，這些攝像頭的尺寸僅為（1.35 x 1.35 x 5 mm），焦距為5 mm。如下圖所示，這些攝像機(jī)被布置在3D打印的攝像機(jī)支架中，這使我們能夠最大程度地減少傳感器表面上的盲點(diǎn)，并將傳感器的直徑（D）減小到30毫米。

此圖像顯示了傳感器內(nèi)部的5臺(tái)微型相機(jī)的視場(chǎng)和布置。使用這種布置，可以有效地使大多數(shù)指尖敏感。在垂直平面（如A所示）中，獲得 270° 敏感度。在B水平面中，除視野之間的小盲點(diǎn)外，可獲得360度的靈敏度。

電連接器插入任務(wù)

我們證明，可以利用OmniTact的多向觸覺(jué)感應(yīng)功能解決具有挑戰(zhàn)性的機(jī)器人控制問(wèn)題：僅根據(jù)多向觸摸傳感器提供的信息將電連接器盲目插入墻上的插座（如下圖所示）。這項(xiàng)任務(wù)具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗枰獙㈦娺B接器相對(duì)于抓手定位，并將抓手相對(duì)于壁裝插座定位。

為了學(xué)習(xí)插入任務(wù)，我們使用了一種簡(jiǎn)單的模仿學(xué)習(xí)算法，該算法根據(jù)來(lái)自O(shè)mniTact傳感器的觸覺(jué)圖像來(lái)估算將插頭插入插座所需的末端執(zhí)行器位移。通過(guò)使用鍵盤(pán)控制來(lái)控制機(jī)器人，我們的模型僅進(jìn)行了100次插入演示。通過(guò)運(yùn)行受過(guò)訓(xùn)練的策略獲得的成功插入顯示在后面的視頻中。

如下表所示，與僅使用傳感器中的一個(gè)攝像頭相比，使用我們傳感器的多向功能（頂部和側(cè)面攝像頭）可實(shí)現(xiàn)最高的成功率（80％）觸摸感應(yīng)確實(shí)對(duì)于解決該任務(wù)至關(guān)重要。我們還將性能與另一種多方向觸覺(jué)傳感器OptoForce傳感器進(jìn)行了比較，后者的成功率僅為17％。

下一步是什么？

緊湊，高分辨率和多方向觸摸感應(yīng)技術(shù)有可能改變當(dāng)前機(jī)器人操縱系統(tǒng)的功能。我們相信，除了諸如外科手術(shù)中的機(jī)器人遙操作以及海上和太空飛行任務(wù)之類的應(yīng)用之外，多方向觸覺(jué)傳感可能是通用機(jī)器人操縱中的重要元素。

將來(lái)，我們計(jì)劃使OmniTact變得更便宜，更緊湊，從而使其可用于更廣泛的任務(wù)。我們的團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃進(jìn)行更多的機(jī)器人操縱研究，以為下一代的觸覺(jué)傳感器提供信息。