這種帶有傳感器的皮膚，可以讓機(jī)器人擁有像人類一樣靈敏的觸覺(jué)
我們知道機(jī)器人可以在倉(cāng)庫(kù)里自動(dòng)搬運(yùn)，借助人工智能還可以戰(zhàn)勝國(guó)際象棋大師，可以駕駛汽車，在眾多方面都趕超了人類。但是觸覺(jué)是一種極為細(xì)膩的感覺(jué)，www.amc-iso.com，機(jī)器人在這方面做得并不理想。
比如，一個(gè)機(jī)器人在給你做煎蛋的時(shí)候怎么小心地處理一個(gè)雞蛋，這個(gè)時(shí)候，它就需要能準(zhǔn)確地感應(yīng)到，什么時(shí)候物體正在脫離它的控制。
迄今為止，大多數(shù)機(jī)器臂和假肢的手，都很難準(zhǔn)確地感知到發(fā)生的振動(dòng)和剪切力（一個(gè)力學(xué)名詞，剪切是在一對(duì)相距很近、大小相同、指向相反的橫向外力（即垂直于作用面的力）作用下，材料的橫截面沿該外力作用方向發(fā)生的相對(duì)錯(cuò)動(dòng)變形現(xiàn)象），例如，當(dāng)手指在桌面上滑動(dòng)，或物體開始下落的時(shí)候。
現(xiàn)在，來(lái)自華盛頓大學(xué)和加州大學(xué)洛杉磯分校的工程師們，發(fā)明了一種帶有傳感器的皮膚，可以覆蓋機(jī)器人的身體或假肢的任何部位，具備可延展可拉伸的性能，可以準(zhǔn)確地感知關(guān)于剪切力和振動(dòng)的信息。而這些信息對(duì)于成功地抓住和操縱物體至關(guān)重要。
論文中描述的這種皮膚，模擬了人的手指在滑過(guò)表面或在區(qū)分不同的紋理時(shí)產(chǎn)生的拉伸和壓縮。它能夠敏銳地感知到這些觸覺(jué)信息，并達(dá)到和人類相似的精確度和靈敏度。這種能力可以大大提高機(jī)器人在多個(gè)領(lǐng)域的能力，從外科手術(shù)、工業(yè)流程到清潔廚房等等。
該論文的主要作者、機(jī)械工程和化學(xué)工程教授JonathanPosner表示，現(xiàn)在機(jī)器臂和假肢手都是通過(guò)視覺(jué)信息來(lái)判斷的，比如機(jī)器人通過(guò)視覺(jué)辨別我的手是握在這個(gè)物體上嗎？或者我的手是在摸著這根線嗎？這顯然不太完整。
從日常經(jīng)驗(yàn)可以得知，我們的視覺(jué)可以看到一個(gè)物體的全貌，但是在觸摸它的過(guò)程中，機(jī)器人維修，我們的手會(huì)感受到一些新的信息，比如它細(xì)部的紋理、材質(zhì)的柔軟度等等，這是視覺(jué)很難獲得的信息。
據(jù)Posner介紹，如果一個(gè)機(jī)器人要拆除一個(gè)簡(jiǎn)易爆破裝置，就需要知道它的手在沿著導(dǎo)線滑動(dòng)還是在拉著導(dǎo)線，如果機(jī)器人手里拿著醫(yī)療器械，它需要指導(dǎo)手中的物體是否在滑動(dòng)。而這都需要機(jī)器人有能力感知剪切力。目前，其他的傳感器皮膚還沒(méi)有這種能力。
我們來(lái)看下它的工作原理：
這種新型的可拉伸的電子皮膚，由華盛頓大學(xué)的華盛頓納米實(shí)驗(yàn)室制造的。它是用在游泳鏡中使用的硅橡膠制成的。橡膠內(nèi)含細(xì)小的蛇形通道大約是人類頭發(fā)寬度的一半充滿了導(dǎo)電的液態(tài)金屬。當(dāng)皮膚被拉伸時(shí)，這種液態(tài)金屬不會(huì)開裂或疲勞，就像固定的電線一樣。
當(dāng)電子皮膚被放置在一個(gè)機(jī)器人手指或末端執(zhí)行器上時(shí)，這些微流體通道會(huì)被放置在它手指的兩側(cè)，相當(dāng)于人類指甲兩側(cè)的位置。
當(dāng)你的手指在物體的表面滑動(dòng)時(shí)，你的指甲的一側(cè)會(huì)突出，而另一側(cè)則會(huì)因?yàn)閴毫Χ兊镁o繃。
同樣的事情也會(huì)發(fā)生在機(jī)器人或假肢手上在指甲一側(cè)的微流體通道被壓縮，而另一側(cè)則會(huì)伸出來(lái)。
當(dāng)通道的幾何形狀發(fā)生變化時(shí)，能通過(guò)的電流也會(huì)隨之改變。研究小組可以測(cè)量這些不同的電阻，并將它們與機(jī)器人手指，所經(jīng)歷的剪切力和振動(dòng)聯(lián)系起來(lái)。
然后，機(jī)器人的手就可以模擬人類的觸覺(jué)了。
研究小組已經(jīng)證明了這種帶有傳感器的皮膚，在面對(duì)輕微觸碰時(shí)有著很高的精確度和靈敏度，比如，打開一扇門，與手機(jī)交互、握手、拿起包、觸摸一些物體，庫(kù)卡機(jī)器人何服電機(jī)維修，等等。
最近的實(shí)驗(yàn)表明，這種皮膚能夠檢測(cè)到每秒800次的微小振動(dòng)，比人類的手指還好使。
因此，Posner說(shuō)：通過(guò)在一個(gè)靈活的電子皮膚上模仿人類的生理機(jī)能，我們已經(jīng)達(dá)到了與人類的手一致的靈敏度和精確度，這是一個(gè)重要的突破。
雖然，機(jī)器人離擁有人類一樣細(xì)膩的觸覺(jué)還有很遠(yuǎn)，但這無(wú)疑是讓人欣喜的一步。無(wú)論機(jī)器人有多么強(qiáng)大的視覺(jué)和計(jì)算能力，還是會(huì)讓人覺(jué)得機(jī)器人就是機(jī)器，但是當(dāng)它擁有細(xì)膩的觸覺(jué)后，就更像一個(gè)有血有肉的人了。
一個(gè)視覺(jué)靈敏、智力強(qiáng)大的機(jī)器人，你看著它方頭方腦的樣子，總覺(jué)得它像一個(gè)你瞅啥瞅你咋地的愣頭青。可是有了觸覺(jué)就不一樣了，你就可以跟它相互調(diào)戲了，說(shuō)不定它都能摸出你臉上有幾個(gè)坑。