灵体生物学启发的柔性躯干动力学在触觉感知中的应用
机器人学
2025-04-21 v2
摘要
在生物系统中，皮肤灵敏性和身体柔性在触觉感知中发挥着关键作用。完全柔软的机器人常常因结构脆弱和感应处理延迟而受限于实际功能。肌肉骨骼系统将柔软材料的适应性与刚性机器人人的耐久性相结合。它还利用形态计算，其中形态结构为动态和适应性行为贡献信息处理。本研究聚焦于鸟类的啄食行为，通过灵活颈部的肌肉骨骼系统实现精确的触觉感知。将受鸵鸟颈部灵感启发的柔性结构应用于物理储备计算，以分析触觉感知与物理特性之间的关系。通过实验（包括物理机器人和仿真），发现在合适的粘弹性下，柔性结构能够判别物体柔软程度并通过行为保留该信息。基于这些发现和鸵鸟颈部的解剖学见解，提出一种在灵活结构中表现出可分离性和行为记忆的触觉感知系统，实现快速学习和实时推断。结果表明，通过柔性结构的动力学，可以从操纵器的原始设计中涌现出多样的功能。
引用
@article{arxiv.2504.09131,
title = {Haptic Perception via the Dynamics of Flexible Body Inspired by an Ostrich's Neck},
author = {Kazashi Nakano and Katsuma Inoue and Yasuo Kuniyoshi and Kohei Nakajima},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.09131},
year = {2025}
}
备注
This paper includes a figure of a dissected ostrich. As the ostrich was processed for food, its use does not raise any ethical concerns