Flexible Mechanical Metamaterials Enabled Electronic Skin for Real‐Time Detection of Unstable Grasping in Robotic Manipulation

材料科学 触觉传感器 超材料 滑脱 计算机科学 时域 响应时间 机械手 机器人 人工智能 计算机视觉 光电子学 计算机图形学(图像) 复合材料
作者
Xin Huang,Wei Guo,Shaoyu Liu,Yangyang Li,Yuqi Qiu,Han Fang,Ganguang Yang,Kanhao Zhu,Zhouping Yin,Zhuo Li,Hao Wu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (23) 被引量:84
标识
DOI:10.1002/adfm.202109109
摘要

Abstract Electronic‐skin (E‐skin) has been investigated extensively for robotic tactile sensing. However, E‐skin sensors based on flexible metamaterials are still challenging to achieve. Moreover, the implementation of E‐skin sensor arrays in the actual monitoring of robotic grasping and manipulation conditions are rather limited due to the difficulty in data processing. Herein, high‐performance E‐skin strain sensors based on flexible auxetic metamaterials are reported, which endow the sensors with the capability of measuring both compressive (40%) and tensile (>80%) strain in a wide range and superior sensitivity, as compared with sensors without the structure. With perception data collected by the sensors, a generic method for real‐time detection of unstable robotic grasping is established. Through this method, the complicated problem of processing large‐scale arrayed sensor signals is simplified into the calculation of two indices, which extract both time and frequency domain characteristics of the signals. The total detection time (including sensor measurement response and data processing) can be as short as 100 ms, in line with human skin response in slippage perception. Accurate detections in real‐time during various grasping and manipulation tasks are presented, demonstrating the great value of the sensors and the detection approach in robotic perception and dexterous manipulation.
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