用于实时三维形状重建的高变形本体感受膜

重建物体表面的三维 (3D) 几何对于机器人感知至关重要，然而基于视觉的方法在低照度或遮挡条件下通常不可靠。这一局限性促使了本体感受膜的设计，该膜能够贴合感兴趣的表面并通过重建自身的形变来推断 3D 几何。传统的形状感知膜通常依赖电阻式、电容式或磁敏机制。然而，这些方法经常遇到结构复杂、大尺度形变时顺应性有限以及对电磁干扰敏感等挑战。本工作提出了一种基于光波导传感的柔软、柔性与可拉伸的本体感受硅胶膜。该膜传感器集成了边缘安装的 LED 和中心分布的光电二极管 (PDs)，通过嵌入在多层弹性体复合材料中的液态金属迹线互连。丰富的依赖形变的光强信号由数据驱动模型解码，以 3D 点云的形式恢复膜的几何形状。在定制的 140 mm 方形膜上，以 90 Hz 的频率实现了大尺度面外形变的实时重建，以 Chamfer 距离测量的平均重建误差为 1.3 mm，同时对高达 25 mm 的压痕保持准确度。所提框架为可变形机器人系统中的全局形状感知提供了一种可扩展、鲁棒且轻薄低剖面的解决方案。