面向 GelSight 系列视觉触觉传感器的模块化设计方法

GelSight 系列视觉触觉传感器已被证明在多种机器人感知与操作任务中具有出色的效果。这类传感器基于内部光学系统和嵌入式摄像头来捕捉软质传感器表面的形变,从而推断接触物体的高分辨率几何形状。然而,为不同的机器人手定制传感器需要经历繁琐的试错过程以重新设计光学系统。本文将 GelSight 传感器的设计过程形式化为一个系统化、目标驱动的设计问题,并通过物理精确的光学仿真进行设计优化。该方法基于对传感器光学组件的模块化与参数化,并设计了四个可泛化的目标函数来评估传感器。我们通过一个交互式且易用的工具箱 OptiSense Studio 实现了该方法。借助该工具箱,非传感器专家能够按照我们预定义的模块与步骤,以前向和逆向两种方式快速优化其传感器设计。我们通过对四种不同的 GelSight 传感器进行系统演示,在仿真中快速优化其初始设计,并将其迁移到真实传感器上。