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软体机器人使用相机和阴影来感知人的触摸

研究人员已经为柔软、可变形的机器人创造了一种低成本的方法来检测一系列物理相互作用,从拍打到拳打到拥抱,完全不依赖于触摸。相反,位于机器人内部的 USB 摄像头会捕捉机器人皮肤上手势的阴影运动,并使用机器学习软件对其进行分类。

对于大多数生物来说,触摸是一种重要的交流方式,但在人机交互中几乎没有。原因之一是全身触摸过去需要大量传感器,因此实施起来并不实用。

ShadowSense 技术起源于开发可在紧急疏散期间引导人们安全的充气机器人。这样的机器人需要能够在极端条件和环境中与人类交流。想象一下,一个机器人通过检测人手的压力来引导某人穿过嘈杂、烟雾缭绕的走廊。

该团队没有安装大量接触传感器——这会增加机器人的重量和复杂的布线,并且难以嵌入变形的皮肤中——该团队采取了一种违反直觉的方法。为了测量触觉,他们看向了视线。通过在机器人内部放置一个摄像头,他们可以通过查看阴影图像来推断人是如何触摸它的,以及人的意图是什么。

原型机器人由一个柔软的、可充气的尼龙皮气囊组成,该气囊围绕一个圆柱形骨架展开,大约四英尺高,安装在一个移动底座上。在机器人的皮肤下是一个连接到笔记本电脑的 USB 摄像头。研究人员开发了一种基于神经网络的算法,该算法使用先前记录的训练数据来区分六种触摸手势——用手掌触摸、打拳、用两只手触摸、拥抱、指点和根本不触摸——准确度为 87.5到 96%,具体取决于照明。

可以对机器人进行编程,以响应某些触摸和手势,例如滚开或通过扬声器发出消息。而且机器人的皮肤有可能变成交互式屏幕。通过收集足够的数据,可以训练机器人识别更广泛的交互词汇,并根据机器人的任务进行定制。

机器人甚至不必是机器人。 ShadowSense 技术可以结合到其他材料中,例如气球,将它们变成触敏设备。未来,研究人员将尝试使用透镜和镜子等光学设备来实现更多的外形尺寸。

ShadowSense 还提供隐私。如果机器人只能看到一个人的影子,它就可以检测到这个人在做什么,而无需拍摄他们外表的高保真图像。这提供了物理过滤和保护,并提供心理安慰。

与人进行身体互动和理解人的动作和情绪的能力最终可能对人与对机器人一样重要。


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