觸感是機體感知外界環境的重要能力,無論是對人還是機器。
不僅我國,就世界範圍內來看,目前無論是機器人還是各種具有交互功能的設備,其交互方式仍以視聽技術為主,即使出現了力反饋的功能,但仍然不能達到智能水平。
有研究表明,從技術成熟度看,對感知通道的研究大致有三個梯隊:視覺、聽覺為第一梯隊,模仿已經十分成熟;觸覺是第二梯隊,處於成長期;嗅覺、味覺,處於第三梯隊,該方面的研究較少。
北京他山科技有限公司(以下簡稱他山科技)營運長馬揚告訴創業邦:「力感知是觸覺系統中最簡單的一個部分,但單純的力感知並不是觸覺。」
觸覺作為一個感知通道,其接受的變量往往包括物體及環境的硬度、形狀、彈性、溫度、溼度、粗糙度等等,這也就為利用設備來獲取和精準描述這些變量帶來了困難。
他山科技正在用算法和晶片解決這一困難。
他山科技成立於2017年12月,是一家致力於人工智慧觸摸傳感器晶片產業化的高科技公司。他山科技開發了基於R-SpiNNaker的AI電容觸感技術,該技術使得在狹小的平面探測多維空間的觸感成為可能,進而解決人工智慧發展中的觸覺短板。他山科技迄今已完成了40項專利申請,目標市場涵蓋了機器人、汽車電子、智能家電、智能建築等領域。
機器觸覺對發展智慧機器人有著非同尋常的意義,目前的機器人可以通過設定程序和簡單的力反饋機制完成抓握動作,但這種功能性的動作遠達不到智能交互的範疇。同時,智能設備本身的產品形態也不允許通過堆砌大量的傳感器來完成對觸覺變量的收集,這就意味著市場需要智能觸覺技術利用一個傳感單元來完成對所有變量的收集和分析。
除了對物理量的收集外,如何利用算法對物理量進行有效的分析反饋也是機器觸覺技術發展過程中的一個難點。馬揚告訴創業邦:「和已有的機器視覺算法不同,觸覺算法往往需要更短的響應時間,甚至需要感知-分析-決策-執行這一整套程序不經過主處理器幹預直接由執行機構完成。」
他山科技的核心技術——多功能層曲面電容及基於R-SpiNNaker研發的觸覺算法成為了實現上述目的的關鍵。
據介紹,當用於實現接觸覺時,他山科技研發的兩個正交的多功能層曲面電容可以以差分的算法消除外界環境變化(如溫度、溼度、電磁幹擾)的影響,同時,多功能層曲面電容還可以根據需求切換到屏蔽功能狀態,以避免外部電磁場對內部微小電容變化的幹擾。
這種技術使得傳感器可以從採集到的混合信號中對變量進行單獨提取,從而完成對不同物理信號的分析處理,這是傳統力觸覺傳感器無法實現的。
此外,通過檢測電容不同電極間的介電常數的變化,他山科技的傳感單元可以在沒有視覺輔助的情況下完成對人體接近、懸停及手勢的識別,這也進一步拓寬了機器觸覺的應用範圍,豐富了使用場景。
算法方面,他山科技採用了其與曼徹斯特大學合作開發的基於AI三代架構R-SpiNNaker(精簡脈衝神經元網絡架構)的SNN脈衝神經元算法,這種算法可以在前端對收集到的信息進行處理,在完成事件後再將事件結果反饋給後端,這會在很大程度上節約整個系統的算力並減少計算時間。
「SNN脈衝神經元算法可以將運算周期維持在毫秒級,遠高於機器視覺系統的百毫秒級水平。」馬揚說道。
與奔馳、寶馬等汽車品牌的合作成為了目前他山科技較為成熟的技術落地領域,馬揚表示,隨著自動駕駛生態進程的不斷推進,車內交互系統也在不斷升級,除了語音助手和在駕駛安全性上存在一定爭議性的超大中控屏外,智能觸覺系統也將成為汽車交互生態中的重要一環。
通過與全球範圍內頂尖的汽車座椅、方向盤供應商進行對接,他山科技已經將觸覺傳感單元集成在了座椅和方向盤中,可以為車內成員提供姿態檢測、觸覺互動等服務。
除了汽車領域,機器人已經成為了他山科技另一個主要的項目領域,據了解他山科技開發的全球首款數模混合AI觸感晶片已經進入流片階段,實現量產後也會大量應用於智慧機器人領域, 幫助機器人產品大幅提高環境感知能力。
目前他山科技主要以為頭部客戶提供定製化的觸覺場景方案的方式進入市場,在未來晶片成功量產後,將逐漸轉向晶片+底層算法的業務模式。人員方面,他山科技目前擁有員工40餘名,其中技術研發人員超過80%。
在他山科技的主創團隊中,CEO孫滕諶畢業於清華大學自動化系,是平面電容與曲面電容技術的發明人;CTO楊五強擁有清華大學精密儀器系博士學位,任曼徹斯特大學電氣與電子工程學院副院長,同時也是曼徹斯特大學唯一的電子儀器終身教授;COO馬揚畢業於北京航空航天大學電子工程系,曾任職AREVA,擁有多年電子行業管理及市場經驗。
融資方面,他山科技於2018年獲得了軟銀中國資本和沐盟集團的天使輪投資,融資資金主要用在了觸覺晶片的研發方面,馬揚表示他山科技的新一輪融資也即將完成。
該項目由「朝陽區高層次人才服務中心」推薦。