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觸嗅一體機械手:廢墟中精准識別生命信號
http://www.crntt.hk   2022-02-09 17:53:15
 

  面對災害環境,團隊既要考慮機械手的耐用性也要考慮其作業速度,為此團隊選擇了觸嗅一體、聯合識別的道路。相較於美國麻省理工學院發表於《自然》的包含548個傳感器的單一觸覺感知研究,團隊通過融合70個觸覺傳感器、6個嗅覺傳感器,就達到了更理想的識別效果。采集信號的傳感器少了,通道數少了,後面的計算量也會變小,隨之而來的是整個系統判斷速度的加快。

  並且該機械手在傳感器受損的情況下,也有較高的精准度。災害條件下,器械時常受損。得益於靈敏度超越人類1個數量級的矽基MEMS氣體傳感器,以及探測限超越人類1個數量級的壓力傳感器,機械手遠比人類的手更靈敏。仿生智能機械手能在傳感器損壞率不超過50%時,通過算法的快速調節,保持超過80%的準確率。

  複雜環境下 人類手形是最佳選擇

  完成了對於嗅覺、觸覺傳感器的選擇後,是什麼使得團隊選擇了人手形的結構呢?

  現代工業中,三指、四指機械爪可以勝任簡單的抓取任務,比如生活中常見的夾娃娃機就是三指機械爪。

  而團隊卻選擇了1個大拇指配合4個手指的五指結構,並且設計了多個可活動關節。這是因為在複雜的掩埋環境下,廢墟中的物體形態各異,瓦礫、灰塵、泥土……多種元素挑戰著救援工作,很多條件下,救援人員只能用手完成救援。而仿生機械手的搬運、抓取靈活度,是簡單結構的機械手無法企及的。

  對此,該論文第一作者、中國科學院上海微系統與信息技術研究所博士生劉孟瑋表示,在設計之初,團隊也曾考慮過搭載傳感器的“蛇形”機械人,其細長的結構可以輕鬆進入被掩埋的廢墟。但人手的生理結構更能保證及時展開救援。機械手在判斷現場環境後立刻就能進行搬運抓取的動作。且機械手由人類控制,使用自己的仿生“器官”,更符合人的操作邏輯。
 


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