电影“新神榜：杨戬”中有一段有趣的画面：一个看管库房的巨人拥有手眼合一，内眼可以随时观测环境、监控干活的小怪；手跟随眼睛的追踪实时准备抓取懈怠的小怪。近期，清华大学联合中国地质大学（北京）在机器人领域国际期刊IEEE Robotics and Automation Letters发表论文“TIRgel: A Visuo-Tactile Sensor with Total Internal Reflection Mechanism for External Observation and Contact Detection”，提出了一款内外视野集成的传感装置，可以应用于机器人的感知操作一体，与手眼结合有异曲同工之妙。

机器人核心零部件创新：IEEE RAL 集成内外视觉的视触觉传感器TIRgel解读来了(图1) data-backh="171" data-backw="562" data-galleryid="" data-ratio="0.30462962962962964" data-s="300,640" data-type="png" data-w="1080">

https://ieeexplore.ieee.org/document/10224334

机器人核心零部件创新：IEEE RAL 集成内外视觉的视触觉传感器TIRgel解读来了(图2) data-backh="240" data-backw="426" data-galleryid="" data-ratio="0.5633802816901409" data-type="gif" data-w="426">

图1 手眼结合（来自电影“新神榜:杨戬”）

▍传感原理

本文利用TIR（全内反射）来可视化触觉特征。弹性体的折射率（n2）大于空气的折射率（n1）。当光满足TIR条件时，它完全在弹性体内部传播。一些没有完全内反射的光可能会从传感器上盖（绿色箭头）和弹性体（橙色箭头）溢出来照亮物体。当接触打破TIR规则时，相机捕捉亮度变化以获取接触信息（黑色箭头）。因此，在外部视觉模式下，传感器可以观察环境。在内视觉模式下，传感器可以同时捕捉视觉和触觉信息。