机器人与触觉传感技术的碰撞，一文初探人类与机器人的触觉传感

机器之心分析师网络
作者：仵冀颖
编辑：Joni
本文对人类和机器人的触觉传感知识进行了简单的梳理和探讨，并以此为基础给出了两篇论文中的应用实例。
触摸（Touch）是人类在进行协调交互时的主要方式之一。通过触摸感知到的触觉（Sense of Touch）可以帮助人类评估物体的属性，如大小、形状、质地、温度等。此外，还可以利用触觉来检测物体的滑脱，进而发展人类对身体的认识。触觉将压力、振动、疼痛、温度等多种感觉信息传递给中枢神经系统，帮助人类感知周围环境，避免潜在的伤害。研究表明，与视觉和听觉相比，人类的触觉在处理物体的物质特征和细节形状方面更胜一筹。
与人类一样，机器人的触摸传感（Touch Sensing）能够帮助机器人理解现实世界中物体的交互行为，这些行为取决于其重量和刚度，取决于触摸时表面的感觉、接触时的变形情况以及被推动时的移动方式。只有给机器人也配备先进的触摸传感器 --- 即 “触觉传感（Tactile Sensing）” 系统，才能使其意识到周围的环境，远离潜在的破坏性影响，并为后续的手部操作等任务提供信息。然而，目前大多数机器人交互式技术系统由于缺乏对触觉传感技术的有效应用，其动作不准确、不稳定，交互过程“笨拙”，极大地限制了他们的交互和认知能力。
我们在这篇文章中重点关注人类和机器人的触觉传感问题。首先，我们讨论人类 "触觉" 的生理和编码方式，及其在传递触觉数据等任务中的重要性。然后，在分析人类触觉的基础上探讨机器人 “触觉传感” 系统的构建，特别是触摸感知（Tactile Perception）的方法和应用。最后，具体分析两篇关注在具体应用场景中向机器人引入触觉传感技术的文章。
一、人类「触觉」
首先，我们来分析人类的触觉究竟是什么。人类的 “触觉” 包括两个主要的亚型，即 “皮肤（Cutaneous）” 和“动觉（Kinesthetic）”。两者主要是基于感觉输入的部位来区分的：皮肤感觉接收来自嵌入皮肤的受体的感觉输入，而动觉感觉接收来自肌肉、肌腱和关节内的受体的感觉输入。在这两个亚型的基础上，研究人员区分定义了皮肤（Cutaneous）、动觉（Kinesthetic）和触觉（Haptic）三种感觉系统。其中，皮肤系统包括与刺激物的身体接触，并通过中枢神经系统（central nervous system，CNS）皮肤和相关体感区的受体提供对身体外表面刺激的感知；动觉系统主要来自肌肉、关节和皮肤的传入信息以及大脑可用的肌肉效能的相关联系来提供有关静态和动态身体姿势（头部、躯干、四肢和末端执行器的相对位置）的信息；