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機(jī)器人手部物品姿態(tài)估計(jì)新解法：六維力/力矩傳感器+本體感知
　　2023年7月，RSS會(huì)議上刊登了機(jī)器人感知手部物品姿態(tài)解決方案的論文。手部物品姿態(tài)估計(jì)不準(zhǔn)確是人形機(jī)器人領(lǐng)域面臨的重要問題，目前使用視覺反饋來識(shí)別場(chǎng)景中物體并估計(jì)其形態(tài)是常用方法，但在視覺被阻礙的環(huán)境中（在狹窄的空間中進(jìn)行精細(xì)裝配或操作），該方法估計(jì)結(jié)果可靠性較差。密歇根大學(xué)機(jī)器人系的Andrea Sipos和Nima Fazeli利用機(jī)器人本體感知（自身關(guān)節(jié)處扭矩傳感器的感知反饋）以及手腕上六維力/力矩傳感器的觸覺反饋來定位接觸位置并估計(jì)物體姿態(tài)，簡(jiǎn)稱SCOPE，該方法可精確的完成接觸位置的確定和物體姿態(tài)的估計(jì)，有望推動(dòng)人形機(jī)器人的發(fā)展。
　　SCOPE：精準(zhǔn)確定接觸位置，快速迭代估計(jì)物體姿態(tài)
　　SCOPE方法是在接收到六維力矩傳感器和關(guān)節(jié)扭矩傳感器的信號(hào)數(shù)據(jù)后，使用接觸粒子濾波器方法處理完成物體姿態(tài)識(shí)別。論文中選用來源于德國宇航局的Franka Emika Panda機(jī)器人，其是一款高性能七軸協(xié)作機(jī)器人，每個(gè)關(guān)節(jié)都配有扭矩傳感器，力控性能在同類型機(jī)器人里面處于領(lǐng)先地位，手腕的六維力/力矩傳感器則是美國企業(yè)ATI生產(chǎn)。在估計(jì)過程中雖然初始分布有較大的誤差和高方差，但SCOPE可以在短短幾次迭代中以低方差估計(jì)物體姿態(tài)。并且實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使對(duì)于較小的，非凸形狀的工具，SCOPE方法依然可以給出較為精確的姿態(tài)估計(jì)結(jié)果。
　　MultiSCOPE：實(shí)現(xiàn)多個(gè)接觸跨物體姿態(tài)估計(jì)，助力機(jī)器人使用人類工具
　　Sipos和Fazeli進(jìn)一步于2023年6月提出MultiSCOPE，該方法使用本體感知和手腕處六維力/力矩傳感同時(shí)估計(jì)兩個(gè)物體在未知配置情況下被兩個(gè)協(xié)同手臂抓取的姿態(tài)。該方法由單個(gè)物體的感知擴(kuò)展到多接觸的交互，實(shí)現(xiàn)了跨動(dòng)作的物體姿態(tài)估計(jì)。在該實(shí)驗(yàn)中機(jī)器人手持扳手可以擰動(dòng)一個(gè)螺釘，即機(jī)器人既可以感受到直接接觸的扳手形態(tài)，又可以通過扳手和另一只手臂上的力傳感器感受到螺釘?shù)臓顟B(tài)變化，估計(jì)兩個(gè)抓取物體的姿態(tài)，從而完成多任務(wù)。該實(shí)驗(yàn)的成功使機(jī)器人具備多物體的感知能力，有助于機(jī)器人操作人類工具完成多項(xiàng)任務(wù)，提高人形機(jī)器人多場(chǎng)景下的通用性。
　　六維力矩傳感器+本體感知技術(shù)使姿態(tài)估計(jì)向多模態(tài)+高效連續(xù)性發(fā)展
　　基于六維力/力矩傳感器和本體感知的物體姿態(tài)估計(jì)技術(shù)為機(jī)器人感知并抓取物體提供了新解法。該方法可與其他方法完成多模態(tài)互補(bǔ)，在無遮擋場(chǎng)景中，視覺感知方法可以與SCOPE共同使用以提高性能：比如機(jī)器人可以使用視覺反饋來初始化作用域和初步識(shí)別，提高感知效率。SCOPE技術(shù)未來的發(fā)展方向也會(huì)集中于減少收斂到準(zhǔn)確的物體姿態(tài)估計(jì)所需的動(dòng)作數(shù)量和連續(xù)的下一步動(dòng)作選擇算法，以提高機(jī)器人抓取物體的連續(xù)性和高效性。SCOPE與六維力/力矩傳感器的結(jié)合有望加快人形機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用。
　　風(fēng)險(xiǎn)提示：算法技術(shù)不完善，實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用困難，新技術(shù)出現(xiàn)。