得克萨斯大学奥斯汀分校可伸缩电子皮肤赋予机器人类人触摸灵敏度

若希看留学 2024-06-15 05:41:19

德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin,简称UT Austin)的研究人员开发的新型可拉伸电子皮肤,解决了新兴技术的一大瓶颈。现有的电子皮肤技术会随着材料的拉伸而降低传感精度,但这种新技术不会出现这种情况。这款有史以来第一个弹力电子皮肤,可以让机器人和其他设备拥有与人类皮肤一样的柔软度和触摸灵敏度,为执行需要高度精确和控制力的任务开辟了新的可能性。

领导该项目的UT Austin科克雷尔工程学院(Cockrell School of Engineering)航空航天工程与工程力学系(Department of Aerospace Engineering and Engineering Mechanics)教授Nanshu Lu表示,就像人类皮肤必须伸展和弯曲才能适应我们的运动一样,电子皮肤也是如此。研究结果也显示,无论电子皮肤如何拉伸,压力响应都不会改变,这是一项重大成就,这项新研究发表在《物质》(Matter)杂志上。

Nanshu Lu教授设想,如果可拉伸电子皮肤应用到机器人手部作为一个关键部件,那么就能够达到与人类手部相同的柔软度和触觉灵敏度。这可以应用于医疗护理,机器人可以检查病人的脉搏、擦拭身体或按摩身体某个部位。

在世界各地,数以百万计的人正在步入老年,他/她们需要护理,而全球医疗系统无法提供这些服务,如果老年人数量超过了可用的护理人员数量,这将成为全球范围内的一场危机。我们需要找到新的方法,既高效又温和地照顾人们,而机器人是这一难题中的重要一环,而灵敏的手部接触,则是有效护理体验的关键。

除了医疗之外,人类护理机器人还可以部署在灾难中。例如,它们可以在地震或倒塌的建筑物中搜寻受伤和被困人员,并进行现场护理,如实施心肺复苏术。

传统的电子皮肤要么是电容式的,要么是电阻式的,而混合响应电子皮肤则同时采用了这两种对压力的响应。完善这些传感器,并将它们与可拉伸绝缘和电极材料相结合,促成了这次电子皮肤创新。

电子皮肤技术可以感知接触产生的压力,让附着的机器知道该用多大的力量去抓杯子或触摸人。但是,当传统的电子皮肤被拉伸时,它也会感应到变形。这种读数会产生额外的噪声,从而影响传感器感知压力的能力。这可能导致机器人在抓取东西时用力过猛。

在演示中,可拉伸性使研究人员能够制造出可充气的探针和抓手,它们可以改变形状,以执行各种灵敏的、基于触摸的任务。充气的皮肤包裹探针被用于人类受试者,以准确捕捉他们的脉搏和脉搏波。瘪掉的抓手可以紧紧抓住不倒翁而不掉落,即使硬币掉在里面也不会掉落,该装置还能压住松脆的墨西哥卷饼外壳而不会将其压碎。

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