觸覺傳感器是機器人感知外部環境的重要媒介，它為機器人賦予了類似于人類的感官，使機器人不僅能夠獲取諸如位置、溫度和形狀等物理信息，也可以感受硬度、壓力等變化，從而執行各種操作。隨著機器人的智能化應用場景不斷豐富，市場對觸覺傳感器的尺寸、靈敏度、耐用性等需求也日益提升。
據麥姆斯咨詢報道，近期，來自德國馬克斯普朗克智能系統研究所（Max Planck Institute for Intelligent Systems）的研究團隊開發出一款拇指大小的柔性觸覺傳感器，名為“Insight”。該傳感器基于機器視覺和深度神經網絡技術，能夠實現全方位的觸覺感應，準確推斷出物體位置及力信息。該研究成果已發表于Nature Machine Intelligence期刊。
Insight觸覺傳感器具備獨特的機械設計結構，研究團隊采用了一種圍繞著輕質剛性骨架的軟殼作為整體支撐結構，并在外殼彈性體中混合了深色且反光的鋁片，使其呈不透明灰色狀，以防止外部光線進入。隱藏在這個結構內的是一個微型160°魚眼攝像頭，在一圈LED燈的照射下可進行彩色圖像記錄。
Insight觸覺傳感器設計原理
Insight觸覺傳感器制造過程
基于外殼的創新機械設計、內部量身定制的成像系統、自動數據收集和尖端的深度學習，Insight觸覺傳感器實現了卓越的傳感性能。值得一提的是，由于結合了光度立體和結構光，Insight觸覺傳感器可精準檢測其柔性外殼的3D形變。Insight觸覺傳感器還有一個特別之處，它有一個指甲形狀的超敏感區域，具備非常薄的彈性層，這種設計使它可以探測到微小的力和詳細的物體形狀。
研究團隊通過實驗對Insight觸覺傳感器的姿態識別，以及其對微妙觸覺刺激的敏感度進行了定量評估，證明了其出色的性能。它的定位精度可達0.4mm，力精度約為0.03N，力方向精度約為5°，可適用于具備不同接觸面積的各種觸覺探測。
Insight觸覺傳感器姿態識別以及敏感度評估實驗
Insight觸覺傳感器除了在尺寸、精準度和穩定性方面具備優勢外，其制造成本也相對適中（低于100美元）。此項研究為機器人能夠像人類和動物一樣精準感知環境邁出了重要的一步。
隨著材料科學、柔性電子和微納技術的發展，觸覺傳感器也將朝向更加柔性化、小型化、智能化、多功能化和人性化的方向發展，未來將會在更廣闊的領域發揮不可替代的作用。
論文信息：
https://doi.org/10.1038/s42256-021-00439-3
延伸閱讀：
《觸覺技術及市場-2021版》
《印刷和柔性傳感器技術及市場-2021版》
《可穿戴傳感器技術及市場-2020版》
