機(jī)器人觸覺研究獲突破讓機(jī)器手更“聰明能干”

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2025-06-30 16:11:50 上觀

機(jī)器人的功能再炫酷，最終還是得能“用”。上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院長聘副教授馬道林一直致力于解決具身智能發(fā)展的難點(diǎn)——觸覺，這是機(jī)器人能“用”的基礎(chǔ)。馬道林的研究論文在全球頂級學(xué)術(shù)會議——國際機(jī)器人與自動化大會上獲最佳論文獎，從4000多篇參會論文中脫穎而出。他去年5月創(chuàng)立的硬核科技企業(yè)——千覺機(jī)器人科技（上海）有限公司至今已獲得三輪融資，其研發(fā)生產(chǎn)的多模態(tài)觸覺傳感器已在國內(nèi)頭部機(jī)器人企業(yè)應(yīng)用。馬道林團(tuán)隊(duì)還正與寧德時代合作，對用機(jī)械手裝配電池開展概念驗(yàn)證研究，在工業(yè)自動化領(lǐng)域已接近產(chǎn)線應(yīng)用。

橫跨學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界，馬道林表示科研一定會有人才、就業(yè)、企業(yè)合作等溢出效應(yīng)，希望這種溢出能在自己的祖國發(fā)生。一只機(jī)器手摸過一排字，立馬就能識別出其中含義。這只機(jī)器手搭載的是馬道林團(tuán)隊(duì)自研的千覺G1-WS多模態(tài)觸覺傳感器。這個全球領(lǐng)先的傳感器測量分辨率精度達(dá)每平方厘米5萬個測量點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)觸覺傳感器的感知界限，信息感受密度達(dá)到人類手指的800倍，使機(jī)器手能夠靈活地完成毫米級精細(xì)操作任務(wù)，比如拆開電腦主機(jī)裝內(nèi)存條。

人類大腦協(xié)同控制手腕、手指，實(shí)現(xiàn)精細(xì)操作，靠的就是觸覺?，F(xiàn)在的機(jī)器人雖然能完成很多高難度動作，但要像人類一樣依靠機(jī)器手的觸覺將信息反饋給“大腦”，再由“大腦”處理這些信息并指揮機(jī)器手精細(xì)操作，仍然很難。因此，目前全球工業(yè)界只有3%至4%的剛性、規(guī)則物品能夠由機(jī)器人自動生產(chǎn)搬運(yùn)，剩余96%的柔性、異形、易損物品仍然需要人力完成。按照傳統(tǒng)視覺與觸覺配合的路徑，很難提升機(jī)器手完成精細(xì)任務(wù)的成功率。原因在于，視覺容易被遮擋，而且有視角限制。觸覺信息與視覺信息不僅模態(tài)不同，信息流特征也有顯著差異。視覺獲取的信息通常是連貫的，而觸覺在與物體接觸后只觸發(fā)局部信號；視覺對物體位置的感知精度基本在毫米級，觸覺往往需要微米級。馬道林另辟蹊徑，提出了“依靠觸覺和接觸構(gòu)建空間感知”的機(jī)器人精細(xì)動作操作路徑，“繞過”視覺信息處理，只需要一個多模態(tài)觸覺處理器就能解析物體的形狀、旋轉(zhuǎn)、位移、摩擦、滑動等多模態(tài)信息的綜合處理，從而實(shí)現(xiàn)對力度和位置的精細(xì)化控制。

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