來自南加州大學 (USC) 計算機科學系和 NVIDIA 的研究人員推出了一種新的機器人切割模擬器，該模擬器可以準確再現(xiàn)刀在切割水果和蔬菜等常見食品時作用在刀上的力。該系統(tǒng)還可以模擬切割人體組織，為手術機器人提供潛在的應用。該論文于 7 月 16 日在 2021 年機器人：科學與系統(tǒng) (RSS) 會議上發(fā)表，并獲得了最佳學生論文獎。
過去，研究人員在創(chuàng)建可復制切割的智能機器人時遇到了麻煩。一個挑戰(zhàn)：在現(xiàn)實世界中，沒有兩個物體是相同的，而且當前的機器人切割系統(tǒng)都在努力應對變化。為了克服這個問題，該團隊設計了一種獨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。這些彈簧會隨著時間的推移而減弱，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)實世界的測量結(jié)果自動調(diào)整這些模擬參數(shù)，”主要作者、南加州大學計算機科學博士生 Eric Heiden 說。 .“這很重要，因為縮小這一現(xiàn)實差距對當今的機器人專家來說是一項重大挑戰(zhàn)。沒有這一點，機器人可能永遠無法擺脫模擬進入現(xiàn)實世界。”
要將技能從模擬轉(zhuǎn)移到現(xiàn)實，模擬器必須能夠模擬真實系統(tǒng)。在其中一項實驗中，研究人員使用來自物理機器人的力剖面數(shù)據(jù)集，對刀在現(xiàn)實生活中的移動方式進行高度準確的預測。除了在食品加工業(yè)中的應用，機器人可以接管重復切割等危險任務，模擬器還可以提高手術機器人的力觸覺反饋準確性，幫助指導外科醫(yī)生并防止受傷。
“在這里，重要的是要有一個精確的切割過程模型，并且能夠真實地再現(xiàn)在切割不同種類的組織時作用在切割工具上的力，”海登說。“通過我們的方法，我們能夠自動調(diào)整我們的模擬器以匹配不同類型的材料，并實現(xiàn)對力分布的高精度模擬。”在正在進行的研究中，該團隊正在將該系統(tǒng)應用于現(xiàn)實世界的機器人。
標簽： 機器人
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