英國(guó)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)無(wú)需特制傳感器的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)

據(jù)外媒報(bào)道，英國(guó)格拉斯哥大學(xué)(University of Glasgow)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了首個(gè)可產(chǎn)生能量的電子皮膚原型，無(wú)需使用專(zhuān)門(mén)的觸摸傳感器就能獲得觸覺(jué)反饋。

早前，格拉斯哥大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在《IEEE機(jī)器人學(xué)匯刊》(IEEE Transactions on Robotics)上發(fā)表了一篇研究論文，描述了在不使用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的昂貴觸摸傳感器的條件下，一個(gè)覆蓋柔性太陽(yáng)能皮膚的機(jī)械手如何與其他物體進(jìn)行交互。

首先，將微縮化的太陽(yáng)能電池陣列集成在柔性的聚合物表面上，實(shí)現(xiàn)雙用途。電池提供充足的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)控制機(jī)械手活動(dòng)的微執(zhí)行器;同時(shí)，通過(guò)測(cè)量太陽(yáng)能電池輸出的變化，電池為機(jī)械手提供獨(dú)特的觸覺(jué)反饋。

當(dāng)物體靠近電池表面時(shí)，到達(dá)其表面的光線就會(huì)減少，電池產(chǎn)生的能量隨著光線變暗而降低。最終，當(dāng)物體觸摸并覆蓋機(jī)械手時(shí)，電池能量降為零。并且，通過(guò)對(duì)每個(gè)電池產(chǎn)生的能量水平進(jìn)行智能說(shuō)明，機(jī)械手皮膚能夠檢測(cè)出靠近物體的形狀。

圖片來(lái)源：格拉斯哥大學(xué)

除了太陽(yáng)能電池以外，紅外LED也扮演著重要角色。此方案將一組簡(jiǎn)單的LED集成于太陽(yáng)能電池之間，向物體發(fā)射紅外光。通過(guò)測(cè)量光從物體反射所需的時(shí)間，皮膚能夠感應(yīng)出物體和機(jī)械手之間的距離。

結(jié)合太陽(yáng)能電池和紅外LED收集到的信息，皮膚處理器可推斷出物體的距離，位置和邊緣，并復(fù)制許多相關(guān)參數(shù)。相比之下，使用傳統(tǒng)方法則需要更多的傳統(tǒng)觸摸傳感器才能測(cè)量這些參數(shù)。以上所有數(shù)據(jù)有助于機(jī)械手抓住物體，比如橡皮球。

研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，這是全球首個(gè)可以產(chǎn)生能量的電子皮膚，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的觸摸傳感器就能提供觸覺(jué)反饋。皮膚本身就是能量來(lái)源，能夠驅(qū)動(dòng)手臂及附著于其表面的裝置。而且，電池產(chǎn)生的能量可存儲(chǔ)在裝置里面，例如研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)用來(lái)與皮膚搭配使用的柔性超級(jí)電容器，因此電池?zé)o需一直暴露在太陽(yáng)光下才能工作。

這項(xiàng)研究意味著距離實(shí)現(xiàn)全自主驅(qū)動(dòng)假體又近了一步，全自主驅(qū)動(dòng)假體的柔性皮膚由相對(duì)更低成本的器件制成。有了皮膚內(nèi)置的感應(yīng)能力，皮膚甚至能在接觸物體之前就能辨別出來(lái)。

據(jù)介紹，研究團(tuán)隊(duì)還嘗試把這個(gè)機(jī)械手應(yīng)用到機(jī)器人手臂上，類(lèi)似于汽車(chē)制造工廠里的機(jī)器人。當(dāng)感應(yīng)到不想接觸的物體時(shí)，機(jī)械手皮膚的傳感器會(huì)停止手臂活動(dòng)?；诖耍芯繄F(tuán)隊(duì)認(rèn)為該技術(shù)未來(lái)有望防止工業(yè)事故。