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(9)

[人机交互（Human–Robot Interaction，HRI）]
除了与无生命物体和地形交互外，机器人还需要与人类进行物理交互。HRI 的应用范围广泛，包括穿上衣服、移交物品、与协作机器人的安全交互等。在这些任务中，机器人需要确保相互作用的力是安全的，并且其发出的力量能够适应人体。
最新的 HRI 研究进展是探索从触觉感知的反馈中推断人类的潜在状态和意图。例如，在移交过程中，机器人可以利用视觉和触觉反馈来确定人类何时有合适的抓地力并准备好接受对象。类似的，在执行协作任务时，如搬运大型物品，机器人通过手腕上的力 / 力矩传感器测量交互力和扭矩，以执行任务并做出相应的反应。
除了执行任务外，HRI 还可以用来教机器人从演示中获得新技能。通过这种方式，机器人可以直接由人类使用力控制器引导。例如，穿衣是日常生活中的一项基本任务，开发穿衣机器人可以为运动障碍患者提供帮助。利用触觉信息，机器人可以调整以减小对人的姿态估计中的误差，并在提供穿衣辅助的同时，实时跟踪该人的轮廓和动作。
基于前面关于人类触觉和机器人触觉传感的讨论，以下准则可以作为一般机器人系统中触觉传感设计的参考[1]：
随着功能划分的多样化和分布式接收器的出现，可以向机器人中引入不同类型的小型传感器，其中每种传感器都能以最佳方式测量特定的接触参数，例如，接触力和硬度检测、测量多个接触参数的触觉和热传感器等等。
在设计机器人的过程中，可以基于身体部位将触觉传感器的空间分辨率分布或排列成一个阵列。例如，对于指尖可以设置为 1 毫米左右，相当于指尖大小区域上大约 15×10 个元素的网格；对于手掌和肩膀等不太敏感的部分，可以设置到 5 毫米。
传感器应具有高灵敏度和宽动态范围，还应该能够测量力的方向。这一点很重要，因为一般来说，机器人并不掌握真实世界物体的先验模型。
为机器人所设计的触觉传感器应该具备快速响应的功能。如果触觉反馈用于机器人控制，这一点尤为重要。在机器人应用的控制回路中引入触觉感知是很重要的，因为从人工肌肉或动觉单独获得的接触信息不足。人体皮肤中不同的机械感受器响应的信号频率范围可用于设置传感器的响应时间要求。一般来说，对于实时接触，每个触摸元件的响应速度应为 1ms。
对于人类来说，触觉数据并不是直接发送到大脑的。相反，一些处理是在不同层次上进行的，以适应人类神经系统有限的吞吐量。因此，为了减少机器人传递到中央处理器的信息量，对于大型触觉阵列或模块来说，在感觉位置进行某种程度的预处理（数据选择、局部计算等）是很重要的。这样的架构将解放 “机器人大脑” 进行更智能的工作。或者，它可以将系统扩展到几乎任何数量的传感器中。