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剑桥大学的研究人员设计了一种基于水凝胶的皮肤,可以让机器人模仿人类的触觉并检测物体的触觉特性。
该团队的实验装置。机械臂探测传感水凝胶皮肤,同时使用位于其周边的电极收集一系列测量值。图片来源:Hardman、Thuruthel和Iida。
多年来,机器人专家努力创造出在外观和能力上都能模仿人类的机器人。最近的技术进步为类人机器人带来了新的前景,例如使用改进的传感器和柔软的人造皮肤。
剑桥大学仿生机器人实验室的研究人员设计了一种新型水凝胶皮肤,使机器人能够感知物体的触觉特征并模拟人类的触觉。该团队创建了基于可拉伸传感水凝胶的人造皮肤,以检测损伤、感知触觉和物体,并使用基于电极的硬件系统监测环境。研究人员的类皮肤材料是一种可拉伸、可定制且可生物降解的传感水凝胶。他们将这种材料与电阻抗断层扫描(EIT)硬件相结合,该硬件使用边缘电极施加电流并测量电压,使研究人员能够根据测得的电压推断皮肤的状态。这使研究人员能够检测到触摸或损坏。
该团队不使用传统的基于神经网络的架构来分析电极收集的数据,这是大多数人造皮肤的标准方法。相反,他们使用少量真实数据为基于水凝胶的系统创建了变形图。在他们的初步评估中,他们发现他们的系统明显优于基于传统神经网络的人造皮肤系统,在170毫米圆形皮肤上实现了12.1毫米的平均分辨率。
使用电阻抗断层扫描和功能性传感皮肤会产生难以用数学方法解决的复杂问题。通过结合真实世界的数据,研究人员简化了过程,现在可以解决以前无法想象的应用,例如在机器人的整个表面添加触觉传感器。该团队评估了基于水凝胶的皮肤,以检测损伤、监测环境和识别触觉刺激。该系统在所有三个应用中都表现良好,表明它有潜力增强用于各种任务的软机器人系统。
研究人员认为,他们目前正在增强皮肤的形状和大小,以检测更复杂的刺激。他们的目标是使皮肤不仅能够感知触摸的位置和强度,而且能够感知手指的位置以及如果将皮肤应用到机械手上所造成的任何损伤。
参考资料:DavidHardman等人,使用数据驱动的电阻抗断层扫描技术在基于水凝胶的机器人皮肤中进行触觉感知, MaterialsTodayElectronics (2023)。DOI:10.1016/j.mtelec.2023.100032
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快照生成时间:2023-05-10 12:45:07
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