东京大学机械手可精准灵活地接住一颗掉落的棉花糖并使其“安然无恙”

还记得日本糖果厂商设计的貌美小姐姐喂人吃糖吗？

普通的3D眼镜加上一个简单的机械臂，就给人营造出被投喂的甜（脑）蜜（洞）体验。

 

这次岛国人民又借棉花糖玩出了新花样！用一句话概括：利用高速影像距离反馈系统来实现机械手精准灵活地接住自由坠落的棉花糖等柔软物体。 

在食品包装行业，面对像蛋糕、泡芙、奶酪、棉花糖之类的食品，包装的工人师傅需要温柔且迅速地将这些食品放入包装盒中。

而用机械手抓取这类柔软的物体一直是非常困难的任务，要想高速抓取棉花糖而又不破坏其表面，更是难上加难。

 

日本东京大学石川妹尾研究室的研究人员们为了让机器手捕捉到棉花糖，开发了一个1ms（毫秒）传感器系统。该系统融合了高速主动视觉传感器以及高速高精度位置传感器。

通常来讲，机械手想要抓住各种柔软的物体，是需要有触觉反馈（传感器）的，然而，机械手一般倾向于让对象物体表面变形了才会有触觉反馈。

想要让对象物体的形变更小，可以通过降低抓取速度实现。研究人员称，1ms（毫秒）传感器则是降低了抓取速度，但延长了抓取时间，实现了从无接触状态转化到接触状态之间无缝的、高传感灵敏度的连接转换。

再来看一下抓取纸球

论文地址：

https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8603747

 

其实，石川妹尾研究室内在高速摄像头物体识别技术方面已经有过一些成果。例如下面是其研发的翻书速率可达250页/分钟的高速自动翻书扫描仪。

可以实现高速、清晰地将纸媒上的信息转成数字化信息。同时支持高速高清扫描、3D感应、500pcs的表面追踪技术。

还有基于高速视觉反馈技术实现的可以像人类般奔跑的机器人。

这是一款改进了奔跑性能的两脚拟人机器人系统。最高时速4公里/小时，脚部长度16.4厘米，总重量0.91公斤。

 

放置在机器人旁边的高速摄像机以每秒600的传输帧数对机器人姿势进行实时监控。为了让机器人能成功飞奔起来、不摔跟斗，研究人员使机器人每一次双脚接触地面时候的姿态都是正确的。

作为参考的人类在跑跳动作时候的正确姿势姿态已经提前输灌给机器人，该控制器是基于

瞬时识别技术以及利用高速视觉系统和高速促动器的一体化系统的防跌倒技术。

 

在没有任何飞来物体的信息条件下机器人可以排除干扰正常跑步。由于机器人在每时每刻的每一步都会遵循参考姿势进行修正它身上搭载的姿势稳定控制器，所以机器人也能够在颠簸的地面以及外物（树干）的干扰下依然能够保持跑步姿势稳定。

综上，这是日本东京大学石川妹尾研究室基于高速影像距离反馈系统及高速摄像头识别物体技术的成果。类似的技术也有望应用于生产线上高速移动的瓶罐的标签等的外观检查、药丸和食品的异物检测等方面。对此这类技术感兴趣的小伙伴可以到他们官网上继续了解~

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