普諾飛思傳感器Metavision實(shí)現(xiàn)更快速且節(jié)能機(jī)器觸覺(jué)感知

今天，人工智能技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成功將視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)等人類重要的感官功能結(jié)合到機(jī)器人技術(shù)中，但賦予機(jī)器人予人類觸覺(jué)的感知仍是一項(xiàng)不可小覷的挑戰(zhàn)。

觸覺(jué)是人類與外界環(huán)境進(jìn)行交互的重要方式之一，觸覺(jué)感知也是當(dāng)前元宇宙發(fā)展面臨的一個(gè)核心技術(shù)挑戰(zhàn)。在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療護(hù)理、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域，機(jī)器觸覺(jué)可以有效幫助機(jī)器突破當(dāng)前感知功能的局限，并實(shí)現(xiàn)更高效安全的人機(jī)互動(dòng)。

例如，在工廠車(chē)間，配備電子皮膚的機(jī)械臂可以利用觸覺(jué)感應(yīng)識(shí)別和抓住物體，并施以適當(dāng)?shù)膲毫Ψ乐刮矬w滑落；在醫(yī)療護(hù)理行業(yè)，通過(guò)賦予手術(shù)機(jī)器人觸覺(jué)，讓我們更接近手術(shù)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。..

為了進(jìn)一步提高了機(jī)器人的感知能力，來(lái)自新加坡國(guó)立大學(xué)（NUS）的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新型的電子皮膚，結(jié)合基于事件的神經(jīng)擬態(tài)視覺(jué)傳感器，實(shí)現(xiàn)了更快速且節(jié)能的機(jī)器觸覺(jué)感知。

在這項(xiàng)研究中，NUS 研究團(tuán)隊(duì)使用新型的觸覺(jué)傳感器 NeuTouch，其結(jié)構(gòu)類似于人的指尖，包含一層“皮膚（Ecoflex）”以及由 3D 打印的“骨骼”。與普諾飛思基于事件的傳感器 Metavision 的像素原理類似，NeuTouch 的觸覺(jué)像素（tactile pixels）由事件驅(qū)動(dòng)，異步觸發(fā)，因此實(shí)現(xiàn)了更高性能的觸覺(jué)感知，同時(shí)功耗更低，更加節(jié)能。

在此基礎(chǔ)上，研究人員將 NeuTouch 與普諾飛思的事件相機(jī)結(jié)合到一個(gè)機(jī)械手臂，進(jìn)行容器分類和旋轉(zhuǎn)滑移檢測(cè)。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，結(jié)合基于事件的視覺(jué)傳感器，機(jī)器觸覺(jué)系統(tǒng)可以非?？焖俚貦z測(cè)到滑動(dòng)，速度比人類觸覺(jué)快 1，000 倍，并且能在 0.08 秒的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)。

此外，由于基于事件的視覺(jué)傳感器對(duì)環(huán)境的光照變化反應(yīng)非常靈敏，這意味機(jī)器人系統(tǒng)無(wú)論在低光、強(qiáng)光或是非常高動(dòng)態(tài)范圍的場(chǎng)景中，其感知性能都不會(huì)發(fā)生改變。

“我們對(duì)研究結(jié)果感到興奮。這表明神經(jīng)擬態(tài)系統(tǒng)有希望結(jié)合多傳感器，解決機(jī)器人感知能力難題。這讓我們朝著制造節(jié)能而且值得信賴的機(jī)器人又邁出了一步”，研究團(tuán)隊(duì)成員之一、NUS 計(jì)算機(jī)學(xué)院助理教授 Harold Soh 表示。

該研究結(jié)果表明，基于事件的傳感和機(jī)器學(xué)習(xí)將有望成為下一代高效實(shí)時(shí)自主機(jī)器人的必要基礎(chǔ)。

不同于耗費(fèi)大量資源的深度學(xué)習(xí)方法，基于事件驅(qū)動(dòng)的感知提供了一種更高效的替代方法，可保證系統(tǒng)的高能效和低延遲，是實(shí)時(shí)移動(dòng)機(jī)器人的理想選擇。此外，結(jié)合視覺(jué)與觸覺(jué)感知，機(jī)器人可以更好地理解現(xiàn)實(shí)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)更加安全高效的人機(jī)交互。