“人工智能手套”讓機(jī)器人有了觸感

Nature 于2019年5月30日發(fā)表了美國(guó)麻省理工學(xué)院的一項(xiàng)工程學(xué)論文—一種裝配了傳感器的“人工智能手套”，可以學(xué)習(xí)識(shí)別單個(gè)物體、估算重量和應(yīng)用觸覺反饋。這一成果有助于未來(lái)設(shè)計(jì)假體、機(jī)械工具和人機(jī)交互系統(tǒng)。

人類能夠以適當(dāng)?shù)牧Χ茸ノ蘸透惺芪矬w，但是這種感覺反饋卻很難在機(jī)器人身上實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，基于計(jì)算機(jī)視覺的抓握策略，在新興機(jī)器學(xué)習(xí)工具的幫助下，取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但是目前依然缺少依賴于觸覺信息的平臺(tái)。

此次，麻省理工學(xué)院研究人員設(shè)計(jì)了一種實(shí)用且簡(jiǎn)易廉價(jià)的可伸縮觸覺手套，其僅需10美元，手套上面布置了548個(gè)傳感器和64個(gè)導(dǎo)電線電極。

這種觸覺手套相當(dāng)于由一張力敏薄膜和導(dǎo)電線網(wǎng)絡(luò)組成的傳感器陣列。電極與薄膜之間的每一個(gè)重合點(diǎn)都對(duì)垂直力敏感，并會(huì)記錄通過(guò)薄膜的電阻。研究人員戴上手套單手操控物體，由此記錄了一個(gè)大規(guī)模的觸覺圖譜數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)集包含手指區(qū)域的空間關(guān)聯(lián)和對(duì)應(yīng)，它們代表了人類抓握的觸覺特征。

研究團(tuán)隊(duì)使用手套，單手與26個(gè)物體進(jìn)行互動(dòng)，時(shí)間超過(guò)5個(gè)小時(shí)，并錄下了觸覺視頻。之后，他們利用記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)訓(xùn)練一種深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)來(lái)識(shí)別這些圖片，發(fā)現(xiàn)該深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)能夠通過(guò)持握方式鑒定出不同的物體。

這一技術(shù)的未來(lái)應(yīng)用將非常廣泛，譬如可用于機(jī)器人手術(shù)。這一領(lǐng)域此前最大的局限之一就是機(jī)器人缺乏人類外科醫(yī)生操作的“手感”，增加了手術(shù)的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)性，但通過(guò)力觸覺反饋機(jī)制可以讓手術(shù)機(jī)器人將觸覺實(shí)時(shí)傳遞給主刀醫(yī)生以及處理器，進(jìn)一步將人工智能醫(yī)療精準(zhǔn)化。