在自然界中，许多生物都表现出非凡的灵巧，比如拥有灵活触手的章鱼，或者拥有鼻子的大象。受这些自然结构的启发，研究人员的目标是开发高度灵活的连续机器人，提供坚固性和安全性。理想情况下，连续体机器人的特点是具有多个自由度(dfs)和多个关节，这比大多数任务所需的都要多。这些特性使它们能够动态调整和修改它们的形状，使它们能够避开障碍物和意外情况。然而，它们复杂的运动使得很难描述它们的形状和运动。

传统的求解连续体机器人运动学和动力学问题的解析方法依赖于复杂的建模，增加了计算成本。另外，连续体机器人内置的柔性传感器可以用来跟踪它们的形状和运动，但这种方法需要许多低分辨率的传感器，使系统变得繁琐。一个更有希望的解决方案是在连续体机器人的末端使用单个传感模块。然而，之前在这个方向上的研究主要集中在机器人的姿势上，并没有解决接触检测问题。

为了解决这一问题，由日本高级科学技术研究所(JAIST)的Van Anh Ho副教授领导的一组来自日本的研究人员开发了一种名为ConTac的新系统。该系统可以估计具有柔软皮肤的机械臂的形状和接触。何博士解释说:“该系统的最终目标是在连续机器人中实现，但在这项研究中，我们专注于使用关节机械臂和柔软皮肤进行验证的感知。”该团队包括来自JAIST的博士生Tuan Tai Nguyen和Quan Khanh Luu，以及来自河内VNU-UET大学的Dinh Quang Nguyen博士。他们的研究已经在2024年机器人:科学与系统(RSS)会议上发表。

ConTac系统由模仿连续机器人弯曲的主干、带有标记的柔软皮肤、观察皮肤变形的摄像头、皮肤形状和接触传感模型以及接触感知控制机制组成。该系统可以应用于任何接触单元或任何其他具有相同机构和形式的机器人，无需任何校准。ConTac单元是一个装配的连续仿真机械臂，具有骨干和柔软的皮肤。研究人员还为该系统开发了一种基于导纳的控制器，该控制器使用感知信息来指导机械臂的运动。此外，ConTac单元具有成本效益，可以用传统材料制造

该创新系统采用两种深度学习模型对软连续体皮肤进行形状重建和接触检测。这些模型完全使用仿真图像进行训练，然后直接适应真实机器人，无需微调，节省了时间和资源。该系统的可移植性在两个不同的ConTac设备上进行了测试，这两个设备的性能相似，无需任何额外的调整。

Ho博士强调了这项研究的重要性，他说:“ConTac系统旨在用于各种机器人系统，而无需进行复杂的调整。配备我们系统的柔性机械臂是智能农业和医疗保健服务的理想选择，在这些领域，机器人必须在有许多障碍的环境中导航，并与人类安全互动。它们的柔软和灵活，加上感知周围环境的能力，使它们非常适合与植物和病人互动。”

在这个框架中使用的传感和控制原理可以导致新的触觉传感器，可以连接到任何现有的机器人系统，在不改变机器人原始设计的情况下，为安全的人机交互提供新的传感和控制范例。展望未来，何博士总结道:“想象一个每个机器人和机器都拥有触觉的社会。这种转变将彻底改变工业和日常生活。”