新型水凝膠皮膚具有觸覺傳感能力，有助促進(jìn)軟體機(jī)器人研發(fā)

 

新型水凝膠皮膚在損傷檢測實(shí)驗(yàn)中受損。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

英國劍橋大學(xué)生物啟發(fā)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的研究人員創(chuàng)造了一種新的基于水凝膠的皮膚，這種極其柔韌的皮膚使用一系列電極和一種算法重建觸覺刺激，讓機(jī)器人能夠檢測物體的觸覺特性，復(fù)制人類的觸覺，有望促進(jìn)軟體機(jī)器人的開發(fā)。相關(guān)研究論文刊發(fā)于3日出版的《今日材料電子》雜志。

世界各地的研究人員都對(duì)如何用柔性和可拉伸材料制造機(jī)器人感興趣，為了最大化這些機(jī)器人的優(yōu)勢，包括傳感器在內(nèi)的機(jī)器人所有組件都必須是柔軟的。鑒于此，研究人員從人類皮膚中汲取靈感，創(chuàng)造出了一種可拉伸的傳感材料，這種材料可檢測任何損傷，感知物體或人類的觸摸，并監(jiān)測其周圍環(huán)境。

研究使用一種專門開發(fā)的傳感水凝膠作為皮膚的基礎(chǔ)，這種水凝膠可生物降解，而且非常有彈性。研究人員將其與電阻抗斷層成像硬件相結(jié)合，硬件使用皮膚邊緣的電極來施加電流并測量電壓，從而提供有關(guān)皮膚狀態(tài)的信息，推斷人造皮膚被觸摸的位置，以及是否有受損。

在最初的評(píng)估中，研究人員發(fā)現(xiàn)新系統(tǒng)明顯優(yōu)于基于傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工皮膚系統(tǒng)。他們還測試了新的水凝膠皮膚在損傷檢測或定位、監(jiān)測環(huán)境及識(shí)別不同的觸覺刺激這3個(gè)關(guān)鍵現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的潛力，發(fā)現(xiàn)其在這3項(xiàng)任務(wù)中都表現(xiàn)良好，這表明它可用來增強(qiáng)軟體機(jī)器人系統(tǒng)的能力，以執(zhí)行不同的任務(wù)。

研究團(tuán)隊(duì)目前正在努力改善皮膚的形狀和大小，以便能感知更復(fù)雜的刺激。例如，將皮膚涂抹在機(jī)械手上，它不僅能感知皮膚被接觸的位置和力度，還能感知機(jī)械手每個(gè)手指的位置以及手是否受損。