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具有高時(shí)空分辨率的機(jī)器人感知系統(tǒng)用于紋理識(shí)別

更新時(shí)間:2024-03-15點(diǎn)擊次數(shù):360


南方科技大學(xué)郭傳飛課題組研發(fā)了一種基于柔性滑覺(jué)傳感的機(jī)器人觸覺(jué)感知系統(tǒng)用于紋理識(shí)別。該傳感器中,表面的指紋結(jié)構(gòu)和傳感器中的微結(jié)構(gòu)層對(duì)傳感性能起到關(guān)鍵作用。


團(tuán)隊(duì)采用摩方精密nanoArch®S130(精度:2μm)3D打印設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了類指紋結(jié)構(gòu)模板和分級(jí)微結(jié)構(gòu)模板的高精度打印,并結(jié)合倒模技術(shù)制備了柔性PDMS人工指紋(周期:350 μm,高度:260μm)和具有分級(jí)微結(jié)構(gòu)的離子凝膠(周期:200μm,高度: 55μm)。


這種應(yīng)用需要傳感器具備高靈敏和快響應(yīng)的性能,以實(shí)現(xiàn)對(duì)微小的結(jié)構(gòu)起伏(高度)和精細(xì)的結(jié)構(gòu)間距產(chǎn)生響應(yīng)。團(tuán)隊(duì)選擇了低粘度離子凝膠,并結(jié)合分級(jí)離-電傳感界面的設(shè)計(jì),使滑覺(jué)傳感器具有高靈敏度(519kPa-1)和超快的響應(yīng)-弛豫速度(2.4ms),可同時(shí)檢測(cè)靜壓和高達(dá)400 Hz的高頻振動(dòng)。此外,傳感器能夠探測(cè)出周期為15μm、高度為6μm的微小結(jié)構(gòu),展現(xiàn)出優(yōu)異的空間分辨率。在400Hz的高頻振動(dòng)下,柔性滑覺(jué)傳感器能夠區(qū)分出0.02Hz的頻率變化,頻率分辨率達(dá)0.005%。這種非常高的時(shí)空分辨率使滑覺(jué)傳感器能夠準(zhǔn)確區(qū)分具有緊密間距的微小表面特征,這對(duì)機(jī)器人在紋理識(shí)別方面具有重要意義。