豆腐、夾薯片、抓果凍、舀湯圓......在2025世界人工智能大會(huì)（WAIC）的鎮(zhèn)館之寶“WAIC里機(jī)器人技能大舞臺(tái)”中央展區(qū)，一只觸覺夾爪引起了人們的關(guān)注。
原來機(jī)器手還能干這些精細(xì)活兒！其中關(guān)鍵，是復(fù)旦大學(xué)可信具身智能研究院團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的高精度、低成本“自適應(yīng)視觸覺AI傳感器”。7月26日，這一成果在WAIC上首次公開亮相。
破解“最后一公里”問題
皮膚是人類最大的器官，具備對(duì)力的多維感知能力，可看成是天然的多維力學(xué)信息采集終端。正是憑借多維感知能力，當(dāng)人類需要進(jìn)行一些靈活的操作時(shí)，便根據(jù)觸覺反饋、交互時(shí)力的變化來調(diào)整操作精度。
這些本是機(jī)械所不具備的特征，但“視觸覺技術(shù)”的出現(xiàn)，讓機(jī)器人擁有觸覺成為可能，操作精度上“最后一公里”的問題有望得到解決。復(fù)旦大學(xué)可信具身智能研究院團(tuán)隊(duì)正是專注于此“最后一公里”問題的科研團(tuán)隊(duì)之一，并已在“自適應(yīng)視觸覺AI傳感器”研究中取得了突破性進(jìn)展。
“我們希望機(jī)器人不僅能感受到單一的傳統(tǒng)壓力，還具備類人皮膚的感知能力，能感知壓力、剪切、扭轉(zhuǎn)、滑移等各種復(fù)雜力學(xué)交互信息?！睆?fù)旦大學(xué)可信具身智能研究院研究員陳文明指出，下一代具身機(jī)器人要突破操作能力瓶頸，必須具備類似人體皮膚的多維觸覺感知能力。
然而在感官層次上，具身機(jī)器人目前還缺乏非視覺的力觸覺通道。面對(duì)復(fù)雜的環(huán)境交互，對(duì)矢量進(jìn)行分解運(yùn)算，仍是一個(gè)有挑戰(zhàn)的技術(shù)性問題。
為破解此問題，團(tuán)隊(duì)在傳感層內(nèi)置的微小攝像儀起到了重要作用。當(dāng)傳感器表面接觸到力后，傳感層的粒子會(huì)發(fā)生位移，進(jìn)而被攝像頭捕捉到受力形變的信息，在人工智能（AI）的幫助下，復(fù)雜的觸覺信號(hào)被轉(zhuǎn)化為高維視覺數(shù)據(jù)，再將這些視覺信號(hào)精準(zhǔn)翻譯為力的分布信息，實(shí)現(xiàn)力的多維精確解耦。
“該傳感器靈敏度極高，達(dá)到每平方厘米4萬個(gè)感知點(diǎn)，具備超高的空間分辨率?！标愇拿鹘榻B，人類指尖皮膚的最小感知閾值大概在0.1牛到0.2牛之間。利用 AI 解耦算法，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“自適應(yīng)視觸覺AI傳感器”最小的感知力能做到0.01牛頓，感知靈敏極限已達(dá)到人體的10倍。
“高性價(jià)比”實(shí)現(xiàn)靈巧操作
“自適應(yīng)視觸覺AI傳感器”具備柔性、靈敏、“觸覺神經(jīng)”、多維力學(xué)探測等特點(diǎn)，還配備了一套融合視覺感知與AI算法的系統(tǒng)。抓取物品時(shí)，它的柔軟界面能夠如同人類皮膚般適應(yīng)復(fù)雜表面，自然貼合物體形狀。同時(shí)，它可感知正壓力、切向力，甚至扭轉(zhuǎn)力等多維受力，進(jìn)而靈巧、安全地與外界交互。
這得益于項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在長時(shí)間打磨后的新思路。不同于其他團(tuán)隊(duì)所采用的光度立體技術(shù)，團(tuán)隊(duì)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)一個(gè)隨機(jī)粒子的一個(gè)位移場進(jìn)行捕捉、結(jié)算接觸，擬合出復(fù)雜的非線性力學(xué)行為，從而達(dá)到更優(yōu)的精確度。
“就像人類能夠通過觸摸了解物體的形狀、邊角、紋理等屬性，機(jī)器人掌握這些智能辨識(shí)能力后，環(huán)境感知力將大幅提升。”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員、復(fù)旦大學(xué)教授付彥偉介紹，“這項(xiàng)技術(shù)有望推動(dòng)傳統(tǒng)機(jī)械夾爪向智能夾爪升級(jí)，完成此前難以實(shí)現(xiàn)的高精度分揀、亞毫米級(jí)電子裝配等精細(xì)操作任務(wù)，從根本上提升機(jī)器人操作的精細(xì)度與適應(yīng)性?！?span style="display:none">gOc速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊，了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM
值得一提的是，基于“自適應(yīng)視觸覺AI傳感器”的“電子皮膚”，整體制作成本比傳統(tǒng)“電子皮膚”降低近50倍，可謂十分“高性價(jià)比”，量產(chǎn)后價(jià)格還能再下調(diào)，有望促進(jìn)高價(jià)值行業(yè)的自動(dòng)化升級(jí)。
解決更有挑戰(zhàn)性的難題
“目前，要讓具身機(jī)器人真正走進(jìn)千家萬戶，做一些能替代人類勞動(dòng)的事情，仍存在諸多挑戰(zhàn)?！表?xiàng)目團(tuán)隊(duì)帶頭人、復(fù)旦大學(xué)副校長姜育剛坦言，具身機(jī)器人要面對(duì)的是多樣化的工作環(huán)境，需要既能在預(yù)先學(xué)習(xí)過的環(huán)境里做好工作，也能在不確定性的未知環(huán)境里完成任務(wù)。
此次發(fā)布的高精度、低成本視觸覺傳感器，可支持訓(xùn)練融合觸覺等多模態(tài)信息的機(jī)器人大腦，進(jìn)而推動(dòng)具備精細(xì)化操作能力的下一代具身智能技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。
“明年給大家看的就不是抓豆腐和果凍了，而是一些更有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。” 姜育剛介紹，團(tuán)隊(duì)下一步計(jì)劃對(duì)“自適應(yīng)視觸覺AI傳感器”進(jìn)行市場化，同時(shí)開展視觸覺融合的大模型訓(xùn)練，應(yīng)用于機(jī)械夾爪精準(zhǔn)抓取易損物品、高精度分揀與精密裝配、微創(chuàng)手術(shù)等領(lǐng)域。該技術(shù)還可以和假肢相結(jié)合，研制出具備觸覺感知能力的先進(jìn)智能假肢。
“我們希望研發(fā)具有自主探索能力、持續(xù)進(jìn)化特性且符合人類價(jià)值觀的具身智能體，為未來人機(jī)協(xié)同與智能社會(huì)建設(shè)提供核心驅(qū)動(dòng)力。”姜育剛強(qiáng)調(diào)。
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