像章鱼一样“会动会感知”！中国科大研制出智能柔性触手

7月14日，记者从中国科学技术大学获悉，该校工程科学学院、人形机器人研究院王洪波研究员课题组受章鱼触手肌肉驱动和本体感知机制启发，研制出一种集驱动与感知于一体的全向软体触手。即使在完全黑暗、无法借助摄像头的情况下，这条触手依然可以感知自身姿态，并完成精准轨迹跟踪。

与传统机械臂相比，软体触手更加柔软，能够适应狭窄空间和形状不规则的物体，但也正因为“太软”，它的形态变化更加复杂。如何让触手准确掌握自身姿态，成为实现精准控制的关键。

通常情况下，机器人需要借助摄像头观察自身位置，但视觉容易受到光照、遮挡和空间条件限制。如果再额外安装传感器，又会增加触手结构和线路的复杂度。为解决这一问题，研究团队将感知功能直接融入人工肌肉中。

这条触手由三根人工肌肉组成。三根肌肉伸长的程度不同，触手便会向不同方向弯曲。人工肌肉内部还缠绕着双螺旋导电纤维，当肌肉伸长或收缩时，导电纤维的电感也会随之变化。

这些变化就像触手发出的“身体信号”，能够反映每根人工肌肉当前的伸缩状态。研究人员再通过算法，将这些信号转化为触手的空间形态，从而让它实时判断自身的位置和姿态。

实验显示，这条触手仅依靠自身感知信号，就能快速重建三维形态。在承载40克重量、约相当于自身重量0.87倍的情况下，触手多个动态点的平均重建误差仅为1.56毫米。即使受到外力拉扯，或处于快速运动状态，系统也能持续感知姿态变化。

同时，触手还可以根据感知结果及时调整动作。在没有视觉辅助以及不同负载条件下，它能够完成T形、C形、方形、心形、圆形和“8”字形等多种轨迹跟踪，平均绝对误差小于1.514毫米。

两条触手协同工作时，可以通过抓取过程中的形变感知物体尺寸，完成吐司制作、寿司和酱料盒抓取等操作。面对柔软、容易变形的海绵，双触手也能持续感知接触状态，并完成擦拭盘子的任务。

（江淮晨报）