觸手可知—人工傳感器模擬人體觸覺

據(jù)麥姆斯咨詢報道，來自韓國大邱慶北科技學(xué)院（DGIST）的研究人員開發(fā)出一種人工觸覺傳感器，可以模仿人體皮膚的功能來探測物體表面的信息，如形狀、圖案和結(jié)構(gòu)。

這可能使距制造出具有感知粗糙度和平滑度等感覺的電子設(shè)備和機器人，又更近了一步。

“模仿人類的感官是工程學(xué)里最受歡迎的研究領(lǐng)域之一，但是觸覺很難復(fù)制，” DGIST的工程師Kwonsik Shin說。（Kwonsik Shin也是該項研究發(fā)表在IEEE/ASME Transactions on Mechatronics期刊的第一作者）

人類不僅能感知環(huán)境的多種物理特性，如壓力、溫度、振動、張力和剪切力，還能同時感測心理感覺參數(shù)，如粗糙度、平滑度、堅硬度和疼痛度。探測精確的表面信息是復(fù)制觸覺心理感覺關(guān)鍵的第一步。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，DGIST的研究人員與來自ASML韓國分部、東國大學(xué)（首爾）、成均館大學(xué)和牛津大學(xué)的同仁合作。他們開發(fā)了一種能夠高精度測量表面紋理的設(shè)備。

該傳感器由壓電材料制成——一類敏感性極高的材料，在受到應(yīng)力作用時會在兩端產(chǎn)生相應(yīng)的電壓差。這類材料具有與皮膚相似的屬性。

新的傳感器與現(xiàn)有的人工傳感器相比，具有幾個優(yōu)點。首先，它可以通過觸摸和滑動來探測信號。這模仿了人類感知表面特征的兩種方式：通過戳它或用手指在它表面滑動。而大多數(shù)人工傳感器只使用單一的方法。

其次，它由一系列多個感受器組成，這意味著可以利用兩個感受器信號之間的時間間隔和它們之間的距離來計算滑動速度。而大多數(shù)機器人手指使用單個感受器，且需要額外的速度計。

研究人員通過在傳感器表面按壓各種形狀的印模，像正方形、三角形或圓頂?shù)?，來測試他們的傳感器。他們還在傳感器上添加了柔性的材料，來看看它是否可以測量深度，從而實現(xiàn)三維（3D）感知。傳感器可以根據(jù)印模的形狀產(chǎn)生不同的電壓。

結(jié)果表明，該傳感器具有較高的空間分辨率，能夠高精度地表現(xiàn)某些物體的表面特征，如寬度和間距。但是，目前該傳感器無法完美地辨識3D形狀。

將來，該傳感器可以集成到電子設(shè)備中，例如機器人或智能手機，以提高它們探測表面紋理的能力。