卡内基梅隆大学机器人研究所的新研究可以帮助机器人感知布料层，而不是依赖计算机视觉工具只看到它。这项工作允许机器人帮助人们做家务，比如叠衣服。
人类用他们的视觉和触觉去抓一个玻璃杯或拿起一块布。太常规了，很少考虑。然而，这些任务对于机器人来说是极其困难的。触摸收集的数据量很难量化，这种感觉直到最近也很难在机器人学中模拟。
R-Pad实验室计算机科学学院机器人感知负责人、助理教授戴维赫尔德说：“人类看着东西，伸手去拿，然后我们用触摸来确保我们在正确的位置抓住它。”。“人类的许多触觉感知对我们来说是天生的。我们没想太多，所以没意识到它有多值钱。”
例如，为了叠衣服，机器人需要一个传感器来模拟人类手指触摸毛巾或衬衫顶层并抓住其下一层的方式。研究人员可以教会机器人感知最顶层的布并抓住它，但如果机器人没有感知到其他层的布，机器人只会抓住最顶层，永远不会成功折叠布。
由卡内基梅隆大学和Meta AI的研究人员开发的ReSkin是一个理想的解决方案。开源的触敏“皮肤”由嵌入磁性颗粒的薄弹性聚合物制成，用于测量三轴触觉信号。在最近的一篇论文中，研究人员使用ReSkin来帮助机器人感受布料层，而不是依靠它们的视觉传感器来看到它们。
“通过读取皮肤凹陷或运动的磁场变化，我们可以实现触觉感应，”R-Pad实验室的博士生托马斯翁(Thomas Weng)说，他与RI博士后丹尼尔晴太和研究生萨尚克蒂鲁马拉一起参与了这个项目。“我们可以利用这种触觉来确定我们用传感器捏了多少层布。”
其他研究使用触觉来抓取刚性物体，但布是“可变形的”，这意味着当你触摸它时，它会发生变化。这使得任务更加困难。调整机器人在布料上的抓力会改变它的姿势和传感器读数。
研究人员没有教机器人如何或在哪里抓取布料。相反，他们教它抓住了多少层织物，首先使用ReSkin中的传感器来估计它抓住了多少层织物，然后调整它的抓地力并再次尝试。团队评估机器人拿起一层和两层布，并使用不同纹理和颜色的布来展示超出训练数据的泛化能力。ReSkin传感器的轻薄和柔性使得教会机器人如何处理像多层布料这样的精细东西成为可能。
“这种传感器的形状非常小，我们可以通过将它插入布层之间来完成这项非常微妙的任务，这是其他传感器无法做到的，尤其是基于光学的传感器，”翁说。“我们可以用它来完成以前无法完成的任务。”
然而，在将洗衣篮交给机器人之前，还有很多研究工作要做。这一切都是从一些步骤开始的，比如抚平皱巴巴的布料，选择合适的布料数量来折叠，然后按照正确的方向折叠布料。
“这真的是一个探索，我们可以用这种新的传感器做什么，”翁说。“我们正在探索如何让机器人用这种磁性皮肤感受柔软的东西，并探索简单的策略来操纵机器人最终将能够洗衣服的布料。”
该团队的研究论文《使用tact反馈学习新加坡后期布层》将于10月23日至27日在日本京都举行的2022智能机器人与系统国际会议上发表。还获得了大会2022年RoMaDO-SI研讨会最佳论文奖。
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