多維觸覺(jué)助力“靈巧手”握軟瓶、擰燈泡

1   為什么需要觸覺(jué)傳感器？

在“2025第三屆具身智能機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”上，帕西尼感知科技的技術(shù)和銷(xiāo)售總監顧宏康先生指出，在具身智能產(chǎn)業(yè)中，觸覺(jué)是個(gè)必選題。物品的纖細、柔軟、易碎、重量不一是機器人作業(yè)的一大阻礙。

但是觸覺(jué)傳感器是我國的短板。2018年《科技日報》報道35項卡脖子技術(shù)中，觸覺(jué)傳感器位列其中，我國九成觸覺(jué)傳感器依賴(lài)進(jìn)口。

多年來(lái)，在帕西尼的努力下，其觸覺(jué)傳感器實(shí)現了商業(yè)化、批量化和成熟性。

2 稀缺的數據模態(tài)成為驅動(dòng)機器人泛化的關(guān)鍵要素

AI 智能分為離身智能和具身智能。AI 離身智能部署在云端或線(xiàn)上，例如 DeepSeek、ChatGPT。具身智能更加復雜，一個(gè)大模型需要的是數據、算力與算法，多模態(tài)的數據集是帕西尼的核心優(yōu)勢，帕西尼率先提出構建 VTLA（視覺(jué) - 觸覺(jué) - 語(yǔ)言 - 動(dòng)作）大模型。

3   帕西尼的六維力觸覺(jué)傳感器

帕西尼有業(yè)內首創(chuàng )的面陣式六維力觸覺(jué)傳感器，在指尖大小的區域，有120個(gè)單點(diǎn)，可以輸出xyz三個(gè)方向的空間力，以及像人的皮膚一樣可以感知溫度、紋理?？傊?，帕西尼的觸覺(jué)傳感器可以輸出xyz三維的力、力矩等15種感知的數據。

好的產(chǎn)品不再是小白鼠，帕西尼產(chǎn)品已批量化、商業(yè)化，做到了工業(yè)級，符合IP68的標準——防水防塵，并做到300萬(wàn)次的壽命。而且每年產(chǎn)品會(huì )更新迭代，預計2025年第二季度會(huì )推出下一代產(chǎn)品，做到工業(yè)級1000萬(wàn)次的壽命。

4   觸覺(jué)傳感器的部分分類(lèi)

主要有壓阻式、電容式、視觸覺(jué)、霍爾磁阻（注：帕西尼采用）等方案。

壓阻式應用很廣，例如人們家里的電子秤，會(huì )有正向的壓力感知。

電容的觸覺(jué)傳感器類(lèi)似手機的電容屏，有一個(gè)正向壓力的感知。

視觸覺(jué)與霍爾磁阻的方案可以感知空間力的方向?；魻柎抛璧脑硎峭ㄟ^(guò)感知空間磁場(chǎng)的變化，用霍爾傳感器做力的檢測。

霍爾磁阻和視觸覺(jué)的方案都可以檢測空間的力。帕西尼解決方案的優(yōu)點(diǎn)在哪里？在于：①尺寸、厚度；②耐久度；③集數據采集、運算、通訊為一體，做到即采即用。

視觸覺(jué)的方案類(lèi)似工業(yè)相機，需要二次開(kāi)發(fā)，需要上位機的運算控制，無(wú)論是開(kāi)發(fā)時(shí)間還是對算力的要求都意味著(zhù)成本的增加。

帕西尼的觸覺(jué)傳感器的采樣頻率做到了1000Hz，正常人的皮膚感知的頻率大概是300~500Hz，可見(jiàn)帕西尼的方案是人皮膚感知的2 倍，通訊頻率做到了200Hz（注：相當于工業(yè)級的5 ms），而視觸覺(jué)方案普遍在30Hz。

既然基于霍爾磁阻效應，那么動(dòng)磁、靜磁的磁場(chǎng)，尤其是在工業(yè)場(chǎng)景中，對帕西尼的傳感器有沒(méi)有影響？帕西尼產(chǎn)品做到了耐受3800高斯強磁，具備了強磁接觸與非接觸的抗磁能力。

同時(shí)帕西尼的軟硬結合, 提供Vision可視化界面，用于客戶(hù)的二次集成與調試?？梢暬慕缑姘嗣骊嚵芯仃嚨膯吸c(diǎn)數據，同時(shí)整個(gè)表面的應力集成，可以感知觸覺(jué)、壓覺(jué)、力覺(jué)、滑覺(jué)等人體所需的15 種觸覺(jué)信號。

5   應用案例

“觸覺(jué)傳感器+ 電動(dòng)夾爪”是一對很好的咖啡與伴侶。有了帕西尼觸覺(jué)傳感器，有望實(shí)現精確的力控，例如夾薯片、夾紙片，這在工業(yè)與生活場(chǎng)景有很多借鑒意義。

帕西尼的Diffusion擴散模型有如下特點(diǎn)。

1）動(dòng)作的規劃與生成

例如人現在有點(diǎn)口渴，想喝水，喝水時(shí)握瓶子的姿勢，每個(gè)人有不同的方式，對于機器人也是一樣，要選擇哪一種手勢去握瓶子？選擇哪一種方式去喝水？都得去選擇、生成。Diffusion-drive擴散模型可以生成動(dòng)作的最優(yōu)解，第二，生成最優(yōu)解的連續動(dòng)作序列。

2）力反饋與優(yōu)化

礦泉水瓶子很柔軟，當大力捏合的時(shí)候會(huì )讓瓶子變形，使水溢出。接觸前，可按照設定的目標控制軌跡去執行；接觸之后，再通過(guò)觸覺(jué)做全閉環(huán)的控制。

3）虛擬仿真與重建

帕西尼有大量的訓練，除了遙操視頻，還有sim仿真環(huán)境。就像電動(dòng)汽車(chē)一樣，現在全球可能有數千萬(wàn)輛車(chē)在跑，這樣才能有大量的數據，但目前沒(méi)有數千萬(wàn)臺的機器人在全球部署，因此數據需要在sim的仿真環(huán)境下面，這也是Diffusion擴散模型的很好的應用機會(huì )。同時(shí)它具有動(dòng)態(tài)學(xué)習與適應性，提高了在各種環(huán)境下的強適應性、魯棒性?；贒iffusion擴散模型，實(shí)現了觸覺(jué)視覺(jué)為一體的多觸覺(jué)靈巧手方案。

實(shí)際場(chǎng)景分三步走。第一步，帕西尼觸覺(jué)靈巧手通過(guò)掌心的手眼相機，識別物體的位置+ 姿態(tài)。第二步，從深度模型提取出最優(yōu)解，例如喝水，這個(gè)瓶子應該怎么抓、捏？然后生成連續的抓捏取的動(dòng)作序列。第三步，運控工程師去執行動(dòng)作，并分接觸前、接觸后。當接觸到瓶子之后，通過(guò)觸覺(jué)傳感器做定位控制，做一個(gè)全閉環(huán)的力控。

帕西尼推出了業(yè)內首創(chuàng )的視覺(jué)觸覺(jué)雙模態(tài)的13個(gè)自由度靈巧手。

基于視覺(jué)觸覺(jué)雙模態(tài)的控制架構，帕西尼提出了PX-Core（視觸覺(jué)雙模態(tài)模型的控制架構），包含感知算法與運動(dòng)控制能力。

視覺(jué)觸覺(jué)高自由度靈巧手究竟高在何處？

●   擰燈泡。擰燈泡是一個(gè)靠手感的工作，手感就來(lái)自于觸感。

●   旋鈕。不管在生活場(chǎng)景，還是在工業(yè)場(chǎng)景，有很多需要旋蓋/ 擰蓋的設備，有大量的應用機會(huì )。

用帕西尼靈巧手做了哪些具體落地的事情？

●   無(wú)序抓取。諸如日常所見(jiàn)的掃碼槍、生雞蛋、水杯、布匹（柔軟、纖細）。

同時(shí)工業(yè)是經(jīng)濟的血脈，帕西尼在工業(yè)的布局——工業(yè)制造最后一公里，在做貼標、掃碼的工作。

6   小結

第一，稀缺數據模態(tài)是機器人泛化的要素。

第二，帕西尼率先提出并構建了VTLA（視覺(jué)- 觸覺(jué)-語(yǔ)言- 動(dòng)作）大模型，在VL 的基礎上加入了觸覺(jué)。

第三，基于多模態(tài)的 VTLA大模型，率先提出了PX-Core（視覺(jué)觸覺(jué)雙模態(tài)模型的控制架構）。

（本文來(lái)源于《EEPW》202505）