科技日報記者 劉霞
英國劍橋大學(xué)與倫敦大學(xué)學(xué)院科研團(tuán)隊攜手，利用單一材料研制出一種低成本、耐用且高靈敏度的機(jī)器人“皮膚”。這款形似手套的柔性導(dǎo)電皮膚可輕松包裹機(jī)械手掌，賦予機(jī)器人媲美人類的觸覺感知能力。相關(guān)論文發(fā)表于11日出版的《科學(xué)·機(jī)器人》雜志。
這種創(chuàng)新材料不僅制造簡便——可通過熔鑄成型為各種復(fù)雜形狀，還能感知多種物理刺激，讓機(jī)器人獲得更貼近人類的交互體驗。除應(yīng)用于仿生機(jī)器人和智能假肢領(lǐng)域外，這種材料還有望在汽車制造、災(zāi)害救援等行業(yè)大顯身手。
傳統(tǒng)電子皮膚通常需要集成多種傳感器來分別檢測壓力、溫度等不同信號，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各傳感器間還存在信號干擾問題，材料耐用性也大打折扣。為攻克這些難題，研究團(tuán)隊另辟蹊徑，采用具有多重響應(yīng)特性的多模態(tài)傳感器材料，僅用單一成分就實現(xiàn)了全功能觸覺感知。
在實驗中，研究人員將具有優(yōu)異導(dǎo)電性的柔性明膠基水凝膠熔融后，澆鑄成仿生手掌造型。通過優(yōu)化32個腕部電極的排布方案，這只“神奇手掌”能采集超過170萬條觸覺信息。研究人員也結(jié)合物理測試和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，幫助機(jī)器人皮膚“學(xué)習(xí)”，從而更有效地感知不同類型的接觸。結(jié)果顯示，無論是熱風(fēng)沖擊、機(jī)械按壓還是外科手術(shù)刀劃割，這只仿生手都能精準(zhǔn)識別。
研究人員表示，雖然與真實人體皮膚尚有差距，但新材料在靈敏度和適應(yīng)性上已超越現(xiàn)有同類產(chǎn)品。他們計劃下一步著重提升材料的耐用性，并開展實際應(yīng)用測試。
