致力机器触觉技术研发,「他山科技」赋予智能设备高级别感知能力

张麟 2020-10-22 08:30

触感是机体感知外界环境的重要能力,无论是对人还是机器。

不仅我国,就世界范围内来看,目前无论是机器人还是各种具有交互功能的设备,其交互方式仍以视听技术为主,即使出现了力反馈的功能,但仍然不能达到智能水平。

有研究表明,从技术成熟度看,对感知通道的研究大致有三个梯队:视觉、听觉为第一梯队,模仿已经十分成熟;触觉是第二梯队,处于成长期;嗅觉、味觉,处于第三梯队,该方面的研究较少。

北京他山科技有限公司(以下简称他山科技)首席运营官马扬告诉创业邦:“力感知是触觉系统中最简单的一个部分,但单纯的力感知并不是触觉。”

触觉作为一个感知通道,其接受的变量往往包括物体及环境的硬度、形状、弹性、温度、湿度、粗糙度等等,这也就为利用设备来获取和精准描述这些变量带来了困难。

他山科技正在用算法和芯片解决这一困难。

他山科技成立于2017年12月,是一家致力于人工智能触摸传感器芯片产业化的高科技公司。他山科技开发了基于R-SpiNNaker的AI电容触感技术,该技术使得在狭小的平面探测多维空间的触感成为可能,进而解决人工智能发展中的触觉短板。他山科技迄今已完成了40项专利申请,目标市场涵盖了机器人、汽车电子、智能家电、智能建筑等领域。

机器触觉对发展智能机器人有着非同寻常的意义,目前的机器人可以通过设定程序和简单的力反馈机制完成抓握动作,但这种功能性的动作远达不到智能交互的范畴。同时,智能设备本身的产品形态也不允许通过堆砌大量的传感器来完成对触觉变量的收集,这就意味着市场需要智能触觉技术利用一个传感单元来完成对所有变量的收集和分析。

除了对物理量的收集外,如何利用算法对物理量进行有效的分析反馈也是机器触觉技术发展过程中的一个难点。马扬告诉创业邦:“和已有的机器视觉算法不同,触觉算法往往需要更短的响应时间,甚至需要感知-分析-决策-执行这一整套程序不经过主处理器干预直接由执行机构完成。”

他山科技的核心技术——多功能层曲面电容及基于R-SpiNNaker研发的触觉算法成为了实现上述目的的关键。

据介绍,当用于实现接触觉时,他山科技研发的两个正交的多功能层曲面电容可以以差分的算法消除外界环境变化(如温度、湿度、电磁干扰)的影响,同时,多功能层曲面电容还可以根据需求切换到屏蔽功能状态,以避免外部电磁场对内部微小电容变化的干扰。

这种技术使得传感器可以从采集到的混合信号中对变量进行单独提取,从而完成对不同物理信号的分析处理,这是传统力触觉传感器无法实现的。

此外,通过检测电容不同电极间的介电常数的变化,他山科技的传感单元可以在没有视觉辅助的情况下完成对人体接近、悬停及手势的识别,这也进一步拓宽了机器触觉的应用范围,丰富了使用场景。

算法方面,他山科技采用了其与曼彻斯特大学合作开发的基于AI三代架构R-SpiNNaker(精简脉冲神经元网络架构)的SNN脉冲神经元算法,这种算法可以在前端对收集到的信息进行处理,在完成事件后再将事件结果反馈给后端,这会在很大程度上节约整个系统的算力并减少计算时间。

“SNN脉冲神经元算法可以将运算周期维持在毫秒级,远高于机器视觉系统的百毫秒级水平。”马扬说道。

与奔驰、宝马等汽车品牌的合作成为了目前他山科技较为成熟的技术落地领域,马扬表示,随着自动驾驶生态进程的不断推进,车内交互系统也在不断升级,除了语音助手和在驾驶安全性上存在一定争议性的超大中控屏外,智能触觉系统也将成为汽车交互生态中的重要一环。

通过与全球范围内顶尖的汽车座椅、方向盘供应商进行对接,他山科技已经将触觉传感单元集成在了座椅和方向盘中,可以为车内成员提供姿态检测、触觉互动等服务。

除了汽车领域,机器人已经成为了他山科技另一个主要的项目领域,据了解他山科技开发的全球首款数模混合AI触感芯片已经进入流片阶段,实现量产后也会大量应用于智能机器人领域, 帮助机器人产品大幅提高环境感知能力。

目前他山科技主要以为头部客户提供定制化的触觉场景方案的方式进入市场,在未来芯片成功量产后,将逐渐转向芯片+底层算法的业务模式。人员方面,他山科技目前拥有员工40余名,其中技术研发人员超过80%。

在他山科技的主创团队中,CEO孙滕谌毕业于清华大学自动化系,是平面电容与曲面电容技术的发明人;CTO杨五强拥有清华大学精密仪器系博士学位,任曼彻斯特大学电气与电子工程学院副院长,同时也是曼彻斯特大学唯一的电子仪器终身教授;COO马扬毕业于北京航空航天大学电子工程系,曾任职AREVA,拥有多年电子行业管理及市场经验。

融资方面,他山科技于2018年获得了软银中国资本和沐盟集团的天使轮投资,融资资金主要用在了触觉芯片的研发方面,马扬表示他山科技的新一轮融资也即将完成。

该项目由「朝阳区高层次人才服务中心」推荐。

本文文章图片来源于他山科技,经授权使用。本文为创业邦原创,未经授权不得转载,否则创业邦将保留向其追究法律责任的权利。如需转载或有任何疑问,请联系editor@cyzone.cn。

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