Suckers are significant for robots in picking, transferring, manipulation and locomotion on diverse surfaces. However, most of the existing suckers lack high-fidelity perceptual and tactile sensing, which impedes them from resolving the fine-grained geometric features and interaction status of the target surface. This limits their robust performance with irregular objects and in complex, unstructured environments. Inspired by the adaptive structure and high-performance sensory capabilities of cephalopod suckers, in this paper, we propose a novel, intelligent sucker, named SuckTac, that integrates a camera-based tactile sensor directly within its optimized structure to provide high-density perception and robust suction. Specifically, through joint structure design and optimization and based on a multi-material integrated casting technique, a camera and light source are embedded into the sucker, which enables in-situ, high-density perception of fine details like surface shape, texture and roughness. To further enhance robustness and adaptability, the sucker's mechanical design is also optimized by refining its profile, adding a compliant lip, and incorporating surface microstructure. Extensive experiments, including challenging tasks such as robotic cloth manipulation and soft mobile robot inspection, demonstrate the superior performance and broad applicability of the proposed system.


翻译:吸盘对于机器人在各类表面上的抓取、转移、操作与移动至关重要。然而,现有的大多数吸盘缺乏高保真度的感知与触觉传感能力,这阻碍了它们解析目标表面细粒度几何特征与交互状态的能力,从而限制了其在非规则物体及复杂非结构化环境中的鲁棒性能。受头足类动物吸盘的自适应结构与高性能感知能力启发,本文提出一种新型智能吸盘——SuckTac,它将基于摄像头的触觉传感器直接集成于其优化结构中,以实现高密度感知与鲁棒吸附。具体而言,通过联合结构设计与优化,并基于多材料一体化铸造技术,将摄像头与光源嵌入吸盘内部,从而实现对表面形状、纹理与粗糙度等细微特征的原位高密度感知。为进一步增强鲁棒性与适应性,吸盘的机械设计亦通过优化其轮廓、增加柔性唇缘及引入表面微结构得以改进。大量实验,包括机器人布料操作与软体移动机器人检测等挑战性任务,验证了所提系统的优越性能与广泛适用性。

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