科學(xué)家為機(jī)器人配備高靈敏度合成皮膚，賦予其更高精度觸感

早在 2011 年，就有研究團(tuán)隊(duì)展示過六邊形(蜂窩狀)的電子皮膚。其將 31 份合成皮膚安置在了一臺(tái)小型的人形機(jī)器人上，宣稱能夠賦予機(jī)器人更真實(shí)的觸覺感知。不過現(xiàn)在，他們已經(jīng)更進(jìn)一步地將高精度觸感提升到了 1260 個(gè)細(xì)分區(qū)域，且以覆蓋機(jī)器人全身的大部分區(qū)域(甚至包括腳底)。

在打造了最初的高敏度感應(yīng)機(jī)器人之后，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)(TUM)的 Gordon Cheng 教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)大幅改進(jìn)了單個(gè)傳感器單元的外觀，但功能基本維持不變。

新型高靈敏度機(jī)器人合成皮膚仍以六邊形(蜂窩狀)呈現(xiàn)，能夠測(cè)量接近的程度、壓力、溫度、以及加速度。

要將這套系統(tǒng)擴(kuò)大到全身的規(guī)模，最大的問題，反而是算力。處理來自數(shù)百套傳感器持續(xù)不斷的數(shù)據(jù)，會(huì)很快對(duì)以往的系統(tǒng)造成過載。

好消息是，研究人員已經(jīng)從人類神經(jīng)系統(tǒng)上獲得了靈感 —— 因?yàn)樗粫?huì)始終將皮膚的每一個(gè)感覺都告知大腦，而是將注意力集中在新的感覺上。

團(tuán)隊(duì)以戴帽子為例：在剛戴上時(shí)，腦袋的緊錮感會(huì)很明顯。但過不了多久，身體就適應(yīng)了這一點(diǎn)。后來干脆選擇性忽略，直到被風(fēng)吹掉帽子，又重新來一遍這樣的感覺。

這種基于“事件”的處理方法，對(duì)板載設(shè)備的算力要求低很多，TUM 團(tuán)隊(duì)已將之運(yùn)用到了幾乎覆蓋機(jī)器人全身的高靈敏度合成皮膚上。

最終，這臺(tái)名叫 H-1 的小型類人機(jī)器人“穿上”了一件由 1260 個(gè)六邊形組成的蜂窩狀“外衣”，并撐起了超過 13000 個(gè)傳感器的運(yùn)算處理任務(wù)。

這套合成皮膚覆蓋了機(jī)器人的上身、手臂和腿腳(甚至腳底板)，使得機(jī)器人能夠單腿直立、在不平坦的路邊上行走并保持平衡。

此外，靈敏的觸感還可以讓“人機(jī)擁抱”變得更安全。人類之間的這種親密舉動(dòng)看似簡(jiǎn)單，但機(jī)器人卻需要更多的“意識(shí)計(jì)算”。

這是因?yàn)閮蓚€(gè)擁抱到一起的人之間，其接觸點(diǎn)的數(shù)量(面積)非常巨大，且壓力在實(shí)時(shí)發(fā)生著變化。

Gordon Cheng 教授表示：“這在工業(yè)應(yīng)用中可能不那么重要，但在護(hù)理等領(lǐng)域，必須要將機(jī)器人設(shè)計(jì)得能夠與人類緊密、安全地接觸”。

據(jù)悉，目前版本的“觸感細(xì)胞”直接在 1 英寸(2.5 CM)左右。但研究小組正在努力縮小它們的體積，且做好了批量生產(chǎn)的準(zhǔn)備。