不断进化的机器人软皮肤

2023-10-31 19:09

最近，一种智能、可拉伸和高度灵敏的新型软体传感器已经问世，有望成为机器人的新皮肤，他的到来使机器人外表和机器假肢等应用上带来新的变化，这是来自最早的人形机器人研发商之一的本田与不列颠哥伦比亚大学共同开发的全新产品。

当这种传感器皮肤被应用于假肢或机器人的肢体表面时，它可以为机器人提供了触摸灵敏度和灵活性，从而使机器能够执行以前难以实现的任务，例如轻松地捡取软水果等，同时由于软体传感器的触感特性与人类皮肤相似，有助于使机器人与人类之间的互动更加安全和逼真。

不列颠哥伦比亚大学（University of British Columbia）简称UBC，是欧洲机器人研究的前沿学府之一，UBC团队与本田研究所的Frontier Robotics合作开发了这项技术。本田自20世纪80年代以来一直在人形机器人领域进行创新，并开发了著名的ASIMO机器人，以及其他辅助行走设备和新兴的本田阿凡达机器人。

该传感器由硅橡胶制成，这种材料在电影特效中常用于制作皮肤材质，其独特设计使其能够像人类皮肤一样弯曲和起皱。传感器利用弱电场来感知物体，即使是在远处，就像触摸屏一样。但与传统触摸屏不同的是，这种传感器非常柔软，能够检测物体进入和沿其表面的力量。这一独特的组合是实现与人类互动的机器人所必需的。

该传感器利用来自四个可变形电容器的信号的总和和差异来区分同时施加的法向力和剪切力。剪切力与法向力的串扰小于 2.5%，剪切轴之间的串扰小于 10%。法向应力和剪切应力灵敏度分别为 0.49 kPa 和 0.31 kPa，最小位移分辨率为 40 μm。此外，手指接近度的检测范围可达 15 毫米。

这项研究的主要作者之一，Frontier公司的首席工程师石崎龙介表示：“UBC的马登博士实验室在柔性传感器领域具有丰富的专业知识，我们很高兴能与他们合作开发这种适用于机器人的触觉传感器技术。”

研究人员指出，这种新型传感器的制造相对简单，因此可以轻松扩展以覆盖大面积并进行大规模生产。马登博士强调，传感器和智能技术的不断发展使得机器人变得更加强大和逼真，人们能够更多地与它们协作和互动。

然而，软体传感器的作用远不止这点，马登博士表示：“人类皮肤上的感知点比我们目前的技术多100倍，这使得机器人执行更精细的任务，例如点燃火柴或进行缝纫，变得更容易。随着传感器越来越接近人类皮肤的特性，还能够检测温度和损伤，机器人需要更加智能地理解要关注哪些传感器以及如何做出响应。传感器和人工智能的发展需要同步推进。”