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更像人!新人造皮肤赋予机器人触感,更能造福残疾人群

CHEN

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要使机器人实现与人类的智能高效互动,就需要为其提供感知触摸的能力。然而,以前模仿人类皮肤的尝试涉及到庞大而复杂的电子设备、线路,还面临损坏的风险。

在最近的一项研究中,日本的研究人员通过构建一种三维视觉引导的人造皮肤规避了这些困难,这种皮肤能够实现高性能的触觉传感,为医学、医疗保健和工业中的无数应用打开了大门。

在《IEEE机器人学报》(IEEE Transactions on Robotics)上发表的一项新研究中,这组日本研究人员报告称开发了一种高性能、基于视觉的人工传感系统,该系统成本低、结构相对简单、可扩展。这个名为TacLINK的系统可以处理触觉信息,甚至可以在与周围环境交互时确定接触力和接触几何形状。

研究人员将TacLINK的结构基本上建立在透明的丙烯酸管(用作刚性骨框架)上,该管被一个连续的柔软人造皮肤覆盖,传感面积约为500 平方厘米。他们使用硅橡胶来制造人造皮肤,因为它具有高弹性和光滑度。

此外,这种材料可以膨胀以改变其形状和硬度。研究人员在皮肤表面打印了一系列标记来跟踪其变形,而不是在皮肤内嵌入传感器或电子元件。这大大降低了它的体积、成本和可能损坏的风险。

视觉系统由两个同轴摄像机组成,这两个摄像机被排列成一个立体摄像机,可以跟踪皮肤内壁上标记的三维位移。

此外,研究人员采用有限元模型(FEM)来估计皮肤的结构刚度。通过结合来自这两个来源的数据,他们能够同时重建接触几何形状和接触力分布。此外,与以前的研究不同,这种方法适用于多个接触点。

有了这些积极的成果,研究人员对创造下一代触摸传感机器人设备充满希望,表示“研究中使用的人造皮肤很容易制造,因此可以应用于机器人的其他部分,如手指、腿、胸部和头部,甚至用于人类的智能假体,使残疾人能够像正常人一样感知感觉。”

“此外,它还可以用于设计医学、医疗保健和工业中的各种感官设备。事实上,它特别适合于后疫情时代机器人系统的开发,以实现机器人化身的远程服务。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:

https://ieeexplore.ieee.org/document/9247533/


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