如今的智能机器人可以通过视觉和触觉准确识别许多物体。通过传感器获得的触觉信息，以及机器学习算法，使机器人能够识别以前处理过的物体。

然而，当出现尺寸和形状相似的物体，或者机器人不知道的物体时，传感往往会混淆。限制机器人感知的其他因素包括背景噪声和形状大小不同的同一类型物体。

在AIP出版的《应用物理评论》中，清华大学的研究人员致力于突破机器人识别各种常见但复杂物品的困难。

人类拥有许多不同类型的触觉，其中一种是热感觉。这使我们能够感知风的吹拂，感知冷热，并区分物质类型，如木材和金属，因为产生了不同的冷却感觉。研究人员旨在通过设计一种机器人触觉传感方法来模仿这种能力，这种方法结合了热感觉，以实现更强大、更准确的物体检测。

“我们建议在手部抓取过程中利用时空触觉感应来扩展机器人的功能和同时感知被抓取物体的多种属性的能力，包括导热系数、热扩散系数、表面粗糙度、接触压力和温度，”作者朱荣说。

该团队创造了一种分层传感器，表面有材料检测，底部有压力敏感，中间有多孔层，对热变化敏感。他们将这种传感器与一种高效的级联分类算法配对，该算法按照从容易到难的顺序排除物体类型，从空纸箱等简单类别开始，然后再到橘子皮或布屑。

为了测试他们的方法的能力，该团队创造了一个智能机器人触觉系统来分类垃圾。这个机器人会捡起一系列常见的垃圾，包括空纸箱、面包屑、塑料袋、塑料瓶、餐巾纸、海绵、橘子皮和过期药物。它将垃圾分类到可回收物、食物残渣、危险废物和其他废物的单独容器中。他们的系统在识别以前没有遇到过的各种垃圾物体方面达到了98.85%的分类准确率。这种成功的垃圾分类行为可以大大减少现实生活中的人力劳动，并为智能生活技术提供广泛的适用性。

未来该领域的研究将集中在增强机器人的具身智能和自主实现上。

“此外，通过将这种传感器与脑机接口技术相结合，传感器收集的触觉信息可以转换为人类大脑可接受的神经信号，重新赋予手残人士触觉感知能力，”朱说。

作者：美国物理学会

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/06/240611130406.htm

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