用于精细操控任务的 3D 可打印软液态金属传感器

机器人学和自动化是提升各类受威胁生态系统 conservation 工作效率的关键因素。目录化、数字化、养殖等活动都需要能够在不损坏脆弱样本的前提下进行交互。此外，基于学习的方法需要能够安全获取数据以训练操控策略，例如通过强化学习。为此，我们提出一种新方法，用于打印自由形状、高度传感化的软质 "物理孪�体"。我们呈现了一个自动化的设计工作流程，可根据 3D 扫描或模型创建复杂且可自定义的 3D 软传感结构。与现有技术相比，我们的软液态金属传感器忠实再现复杂的自然几何形态，显示出适用于验证精细操控任务中性能的优异感知特性。我们展示了将这些物理孪�体作为 "感知珊瑚" 的应用，即为扫描珊瑚制作的高保真、3D 打印复制品，无需进行活体珊瑚实验，同时提高数据质量，为发展自主珊瑚处理和软操控提供了伦理且可扩展的路径。在大量实验室操控和水下抓取实验中，我们表明该感知珊瑚能够检测小于 0.5 N 的抓取力，有效捕捉到珊瑚处理所需的微弱相互作用和轻微接触力。最后，我们展示了该物理孪�体在两个演示中的价值：(i) 自动化珊瑚标签化用于实验室识别；(ii) 机器人珊瑚养殖。此类感知物理孪�体可提供比传统传感器更丰富的抓取反馈，适用于处理脆弱和精细物品的实验前部署验证。