科学家发明了一种柔性电子皮肤,可以让机器人像人类和动物一样触摸和感受世界。
这种有弹性的电子皮肤被誉为软体机器人技术的“飞跃”,可用于制造辅助手术的超灵敏手术工具,制造义肢或探索危险环境的设备。
它由一层1毫米厚的硅胶制成,嵌入了电线和灵敏的探测器,可以让机器人体验他们在世界上的物理位置。
爱丁堡大学的研究团队通过将皮肤安装在柔软的机器人手臂上进行测试,发现该技术能够感知设备每个部分的一系列复杂弯曲、拉伸和扭曲运动。
爱丁堡大学工程学院的杨云杰博士领导了这项研究,他说:“这项新技术赋予机器人设备的感知能力与人和动物的感知能力相似。
“这种身体自我意识的新水平代表了软体机器人传感能力的一个飞跃。”
复杂的相互作用
人类感知自己在空间中的位置并监测个人运动的能力被称为本体感觉,涉及视觉、平衡、触觉和听觉等感官输入的复杂相互作用。
皮肤是人体最大的器官,与肌肉、关节和肌腱中的神经元一样,皮肤的运动对于在空间中固定身体、感知肢体活动至关重要。
缺乏三维全身本体感觉已成为开发软体机器人的一个关键问题,这让科学家们摸不着头脑。
与传统的刚性机器人具有一定的运动范围不同,软体机器人具有高度的灵活性和可变形性,这一直是它们如何执行精确任务并安全地与人互动的问题。
与环境互动
如果没有电子皮肤,软体机器人很难理解自己的运动和形状,以及它们如何与环境互动。
爱丁堡大学的团队是第一个开发出克服这一问题的技术,并为软体机器人提供了高精度、实时传感能力。
电子皮肤与人工智能相结合,可以让机器人实时快速地在三维空间中以毫米精度感知自己的运动和变形。
研究人员在《自然机器智能》(Nature Machine Intelligence)杂志上发表了这一突破的细节,他们表示,这种材料易于制造和放大,既可以内置到机器人的设计中,也可以用作外层。
该团队表示,它还可以安装在任何形状的身体上,而无需对尺寸进行编程。
该研究的共同负责人、同样来自该大学工程学院的弗朗西斯科·乔尔乔-塞尔基博士说:“我们开发的技术的灵活性意味着它可以应用于各种软体机器人,使它们能够准确地感知自己的形状和动作。”
“最终,这意味着我们现在更接近于让软体机器人领域一些最令人兴奋的想法成为现实。”