Credit: CC0公共领域软机器人可能没有接触到人类的感觉，但它们越来越擅长感受人类的触摸。康奈尔大学的研究人员创造了一种低成本的方法，让柔软、可变形的机器人能够检测一系列物理交互，从轻拍到击打再到拥抱，完全不依赖于触摸。取而代之的是，位于机器人内部的一个通用串行总线摄像机捕捉机器人皮肤上手势的阴影运动，并用机器学习软件对它们进行分类。
该小组的论文“阴影感知:使用阴影图像分类检测社交机器人中的人类触摸”，发表在《计算机械协会关于交互、移动、可穿戴和无处不在技术的会议录》上。该论文的主要作者是博士生胡。
新的ShadowSense技术是由该论文的资深作者、西布利机械和航空航天工程学院副教授盖伊·霍夫曼(Guy Hoffman)领导的“人-机器人协作与陪伴实验室”的最新项目。
这项技术最初是开发充气机器人的努力的一部分，这种机器人可以在紧急疏散期间引导人们到安全的地方。这样的机器人需要能够在极端条件和环境下与人类交流。想象一下，一个机器人通过检测一个人手的压力，在嘈杂、烟雾弥漫的走廊里带着他。
该团队没有安装大量的接触传感器——这会增加机器人的重量和复杂的布线，并且很难嵌入变形的皮肤中——而是采取了一种违反直觉的方法。为了测量触觉，他们看视觉。
“通过在机器人内部放置一个摄像头，我们可以通过观察阴影图像来推断这个人是如何触摸它的，以及这个人的意图是什么，”胡说。“我们认为那里有有趣的潜力，因为有很多社交机器人无法检测到触摸手势。”
原型机器人由一个柔软的尼龙皮肤充气气囊组成，气囊围绕一个圆柱形骨架伸展，大约有四英尺高，安装在一个移动底座上。在机器人的皮肤下是一个连接到笔记本电脑的USB摄像头。研究人员开发了一种基于神经网络的算法，该算法使用先前记录的训练数据来区分六种触摸手势——用手掌触摸、击打、双手触摸、拥抱、指向和完全不触摸——准确率为87.5%至96%，具体取决于照明。
机器人可以被编程来对特定的触摸和手势做出反应，比如滚动或通过扬声器发出信息。机器人的皮肤有可能变成交互式屏幕。
胡说，通过收集足够的数据，可以训练机器人识别更广泛的交互词汇，这些词汇是为适应机器人的任务而定制的。
机器人甚至不必是机器人。ShadowSense技术可以结合到其他材料中，例如气球，将它们变成触摸感应设备。
除了为复杂的技术挑战提供一个简单的解决方案，并使机器人更易于引导，ShadowSense还提供了一种在这个高科技时代越来越罕见的舒适:隐私。
“如果机器人只能以你的影子的形式看到你，它就可以检测到你在做什么，而不需要对你的外表拍摄高保真的图像，”胡说。“这给了你一个物理过滤器和保护，并提供心理安慰。”
这篇论文由哥伦比亚洛斯安第斯大学的前研究实习生萨拉·玛丽亚·贝哈拉诺合著。
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