來自南加州大學(xué) (USC) 計(jì)算機(jī)科學(xué)系和 NVIDIA 的研究人員推出了一種新的機(jī)器人切割模擬器，該模擬器可以準(zhǔn)確再現(xiàn)刀在切割水果和蔬菜等常見食品時(shí)作用在刀上的力。該系統(tǒng)還可以模擬切割人體組織，為手術(shù)機(jī)器人提供潛在的應(yīng)用。該論文于 7 月 16 日在 2021 年機(jī)器人：科學(xué)與系統(tǒng) (RSS) 會(huì)議上發(fā)表，并獲得了最佳學(xué)生論文獎(jiǎng)。
過去，研究人員在創(chuàng)建可復(fù)制切割的智能機(jī)器人時(shí)遇到了麻煩。一個(gè)挑戰(zhàn)：在現(xiàn)實(shí)世界中，沒有兩個(gè)物體是相同的，而且當(dāng)前的機(jī)器人切割系統(tǒng)都在努力應(yīng)對(duì)變化。為了克服這個(gè)問題，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的方法來模擬切割，通過在被切割物體的兩半(由網(wǎng)格表示)之間引入彈簧。這些彈簧會(huì)隨著時(shí)間的推移而減弱，與刀具施加在網(wǎng)格上的力成正比。
“使我們的模擬器成為一種特殊類型的模擬器的原因在于它是‘可微分的’，這意味著它可以幫助我們根據(jù)現(xiàn)實(shí)世界的測量結(jié)果自動(dòng)調(diào)整這些模擬參數(shù)，”主要作者、南加州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)博士生 Eric Heiden 說。 .“這很重要，因?yàn)榭s小這一現(xiàn)實(shí)差距對(duì)當(dāng)今的機(jī)器人專家來說是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。沒有這一點(diǎn)，機(jī)器人可能永遠(yuǎn)無法擺脫模擬進(jìn)入現(xiàn)實(shí)世界。”
要將技能從模擬轉(zhuǎn)移到現(xiàn)實(shí)，模擬器必須能夠模擬真實(shí)系統(tǒng)。在其中一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用來自物理機(jī)器人的力剖面數(shù)據(jù)集，對(duì)刀在現(xiàn)實(shí)生活中的移動(dòng)方式進(jìn)行高度準(zhǔn)確的預(yù)測。除了在食品加工業(yè)中的應(yīng)用，機(jī)器人可以接管重復(fù)切割等危險(xiǎn)任務(wù)，模擬器還可以提高手術(shù)機(jī)器人的力觸覺反饋準(zhǔn)確性，幫助指導(dǎo)外科醫(yī)生并防止受傷。
“在這里，重要的是要有一個(gè)精確的切割過程模型，并且能夠真實(shí)地再現(xiàn)在切割不同種類的組織時(shí)作用在切割工具上的力，”海登說。“通過我們的方法，我們能夠自動(dòng)調(diào)整我們的模擬器以匹配不同類型的材料，并實(shí)現(xiàn)對(duì)力分布的高精度模擬。”在正在進(jìn)行的研究中，該團(tuán)隊(duì)正在將該系統(tǒng)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界的機(jī)器人。
標(biāo)簽： 機(jī)器人
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