科學家為機器人配備高靈敏度合成皮膚讓人機擁抱變得更加安全
早在2011年,就有研究團隊展示過六邊形(蜂窩狀)的電子皮膚。其將31份合成皮膚安置在了一台小型的人形機器人上,宣稱能夠賦予機器人更真實的觸覺感知。不過現在,他們已經更進一步地將高精度觸感提升到了1260個細分區域,且以覆蓋機器人全身的大部分區域(甚至包括腳底)。
(圖自:TUM / Astrid Eckert,via New Atlas)
在打造了最初的高敏度感應機器人之後,德國慕尼黑工業大學(TUM)的Gordon Cheng 教授所帶領的團隊,已經大幅改進了單個傳感器單元的外觀,但功能基本維持不變。
Sensitive Skin for Robots(via)
新型高靈敏度機器人合成皮膚仍以六邊形(蜂窩狀)呈現,能夠測量接近的程度、壓力、溫度、以及加速度。
要將這套系統擴大到全身的規模,最大的問題,反而是算力。處理來自數百套傳感器持續不斷的數據,會很快對以往的系統造成過載。
好消息是,研究人員已經從人類神經系統上獲得了靈感—— 因為它不會始終將皮膚的每一個感覺都告知大腦,而是將注意力集中在新的感覺上。
團隊以戴帽子為例:在剛戴上時,腦袋的緊錮感會很明顯。但過不了多久,身體就適應了這一點。後來乾脆選擇性忽略,直到被風吹掉帽子,又重新來一遍這樣的感覺。
這種基於“事件”的處理方法,對板載設備的算力要求低很多,TUM 團隊已將之運用到了幾乎覆蓋機器人全身的高靈敏度合成皮膚上。
最終,這台名叫H-1 的小型類人機器人“穿上”了一件由1260 個六邊形組成的蜂窩狀“外衣”,並撐起了超過13000 個傳感器的運算處理任務。
這套合成皮膚覆蓋了機器人的上身、手臂和腿腳(甚至腳底板),使得機器人能夠單腿直立、在不平坦的路邊上行走並保持平衡。
此外,靈敏的觸感還可以讓“人機擁抱”變得更安全。人類之間的這種親密舉動看似簡單,但機器人卻需要更多的“意識計算”。
這是因為兩個擁抱到一起的人之間,其接觸點的數量(面積)非常巨大,且壓力在實時發生著變化。
Gordon Cheng 教授表示:“這在工業應用中可能不那麼重要,但在護理等領域,必須要將機器人設計得能夠與人類緊密、安全地接觸”。
據悉,目前版本的“觸感細胞”直接在1 英寸(2.5 CM)左右。但研究小組正在努力縮小它們的體積,且做好了批量生產的準備。