德克萨斯大学奥斯汀的研究人员开发出名为 FORTE（Fragile Object Grasping with Tactile Sensing）的触觉抓取系统，将先进的触觉传感与软体机器人手指结合，旨在安全抓取非常易碎的物品。该研究发表于 IEEE Robotics and Automation Letters，第一作者为 Cockrell 工程学院电气与计算机工程系博士生 Siqi Shang，电气与计算机工程助理教授 Lillian Chin 也参与了项目。
这些手指的设计借鉴鱼鳍并利用鳍射效应，通过 3D 打印制造，内部包含为空的气道作为触觉结构。手指闭合时，气道发生位移并引起气压变化，团队用小型现成压力传感器检测到这些变化，从而为机器人提供实时力反馈并识别物体是否滑动。相较于仅依赖视觉反馈的夹持器，FORTE 在滑动检测与小心抓取上表现更好。
研究人员在 31 件物品上进行了测试，样本包括覆盆子和薯片等易碎物、果酱罐与台球等光滑物，以及汤罐和苹果等日常物品。系统在单次抓取试验中的成功率为 91.9%，能够识别 93% 的滑动事件且精确度为 100%（未出现错误报告滑动）。团队指出这些手指可定制且寿命较长，并已公开发布硬件设计和算法。
下一步工作包括降低传感器对温度变化的敏感性以及提高抓住滑动物体的能力。项目获得 Texas Robotics Industrial Affiliate Program、National Science Foundation、Office of Naval Research、DARPA TIAMAT program 和 South Korea’s Institute of Information & Communications Technology Planning & Evaluation 的资助。
- 食品加工：减少果蔬和烘焙食品的损耗
- 医疗保健：处理医疗器械与脆弱样本
- 制造业：管理电子元件与玻璃器皿
难词
- 触觉 — 感知接触或压力的感觉
- 软体机器人 — 用柔软材料制成的机器人
- 鳍射效应 — 鱼鳍产生的流体运动效应
- 气压变化 — 气体压力的增加或减少
- 滑动检测 — 识别物体是否在表面移动
- 成功率 — 完成任务的比例或概率
- 精确度 — 判断或测量的准确程度
- 可定制 — 能根据需要调整或修改的
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讨论问题
- 这种触觉抓取系统在食品加工中的主要好处和可能的挑战是什么？请举例说明。
- 在医院或实验室使用软体触觉机器人手指时，应考虑哪些安全或卫生方面的问题？
- 如果要把这种可定制的手指应用到制造业，你认为企业首先需要做哪些准备？
