最新人造皮肤使机器人也有“感觉”像人类触觉一样感受周围的环境

机器人可以拆掉炸弹,做精细的手术或灵活地处理烹饪原料,这多亏了一种新的神奇材料。

专家们发明了一种由硅橡胶制成的人造皮肤,这种人造皮肤在游泳护目镜的表带中发现,可以给机器一种像人一样的触觉。

可伸缩的膜包含传感器,通过通道的一半宽度与人的头发相连接,提供与我们自己的触觉反馈。

生物激发的突破也可以用来制造更先进的假肢设备,让那些失去四肢的人再次感受到知觉。

最新人造皮肤使机器人也有“感觉”像人类触觉一样感受周围的环境

来自华盛顿大学(UW)和加州大学洛杉矶分校(UCLA)的工程师们创造了一种灵活的皮肤,模仿人类手指在表面滑动或区分不同质地时所经历的紧张和压缩。

直到现在,大多数机器人和假肢手都很难或不可能准确地感知到发生的震动和剪切力,例如,当手指在桌面滑动或物体开始下落时。

人造皮肤的橡胶嵌有微小的通道,大约是人类头发宽度的一半,里面充满了导电的液态金属。

当皮肤绷得很紧的时候,这不会破裂,也不会被损坏。

当皮肤被放置在一个机器人手指周围时,这些通道被规则性地放置在人类指甲的两侧。

当你的手指滑过一个表面时,你的指甲床的一侧凸出,而另一侧在紧张的状态下变得绷紧。

同样的事情也发生在机器人的手指上,让它以类似的方式感受。

在一份书面声明中,高级作者乔纳森·波斯纳(Jonathan Posner)是UW机械与化学工程的教授,他说:“机器人和假肢真的是基于视觉线索,比如“我能看到我的手缠绕在这个物体上吗?”或者“它触到了这根电线吗?”

但这显然是不完整的信息。

“如果一个机器人要拆除一个简易爆炸装置,它需要知道它的手是沿着导线滑动还是拉动它。

要想抓住一种医疗仪器,它需要知道物体是否在滑动。

“这一切都需要能够感知剪切力,没有其他传感器皮肤能够做得很好。”

如今,一些机器人使用装满仪器的手指,但不能改变形状或大小以适应不同的任务。

最新人造皮肤使机器人也有“感觉”像人类触觉一样感受周围的环境

可伸缩的膜包含传感器,通过通道的一半宽度与人的头发相连,这些传感器提供与我们自己的触觉反馈

最新人造皮肤使机器人也有“感觉”像人类触觉一样感受周围的环境

柔软的皮肤模仿人类手指在表面滑动或区分不同质地时所经历的紧张和压缩

另一种方法是在传感器皮肤上包裹机器人的附属物,从而提供更好的设计灵活性。

但这样的皮肤还没有提供完整的触觉信息。

在新的可伸缩的电子皮肤中,当液态金属通道的形状发生变化时,能流过的电量也随之改变。

研究小组可以测量电阻的这些差异,并将它们与机器人手指所经历的剪切力和振动相匹配。

将传感器放置在最容易接触的部分的手指上,使其更容易区分剪切力和与物体相互作用时发生的正常推力。

这与之前开发的其他类型的传感器皮肤很不一样。

完整的研究结果发表在《传感器和驱动器A:物理》杂志上。

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