斯坦福研發新電子手套，為機器人帶來人類般靈活操作

臂握持並不會擠爆嬌弱易碎的漿果和乒乓球

（映維網 2018年11月26日）斯坦福工程人員開發了一種包含感測器的電子手套，並有望在未來給機器人手臂帶來人類認為是理想當然的靈活度。

在一份發表於《Science Robotics》的論文中，美國國家工程院院士，斯坦福大學化學工程系教授鮑哲楠及其團隊證明了感測器能夠允許機器人手臂握持並不會擠爆嬌弱易碎的漿果和乒乓球。鮑哲南表示，位於手套指尖的感測器能夠同時模擬實現人類靈活度的兩個關鍵性質：壓力的強度和方向。

她說道：「這項技術幫助我們走向了在未來某一天給機器人帶來人類皮膚中發現的感知能力的道路。」

研究人員正在完善技術，以支持其自動控制感測器。但如果能夠實現，穿戴這種手套的感測器將能靈活地用拇指和食指來握持雞蛋，並且不會擠碎或脫落。

這種電子手旨在模擬人體皮膚層為給我們帶來超凡靈活度的協同工作方式。外層皮膚充滿了「感測器」（感覺神經），可以檢測壓力，熱量和其他刺激。

手指和手掌的「觸碰感測器」尤其豐富。這種「感測器」能夠與名為棘層的皮膚子層一起工作。

位於皮膚基底層前面的棘層十分關鍵。當我們的手指觸碰一件物品時，皮膚外層將更接近於棘層。位於棘層最上方的感覺神經將能知覺到輕微的觸感。更強烈的壓力將迫使皮膚外層進一步靠近棘層，觸發更多的感覺神經，從而引發更強烈的觸感。

但測量壓力強度只是棘層的一部分功能。這個凹凸不平的皮膚子層同時有助於說明壓力或剪切力的方向。例如，當一根手指向北推時，位於棘層「山丘」的南坡將產生強烈的信號。

對於我們人類能夠用拇指和食指輕柔但牢固地握持一個雞蛋，這種剪切力的感知能力起了相當一部分作用。Clementine Boutry和Marc Negre領導了模仿這種人體機制的電子感測器開發。機器人手套指尖上的每個感測器由三個柔性層組成。頂層和底層屬於電活性，中間是橡膠絕緣層，彼此能夠協同工作。

研究人員在各個相對錶面鋪設了電線網格，並且令它們彼此垂直轉動以產生密集的小型感測像素陣列。他們同時令底層如同人類皮膚棘層一樣顛簸不平。

中間的橡膠絕緣體可以簡單地保持頂層和底層電極的隔開。但這種分離至關重要，因為靠近但不接觸的電極可以存儲電能。

當機器人手指向下壓並將上層電極擠向底層時，儲存的電能增加。底層的「山丘」和「山谷」提供了一種將壓力強度和方向映射到垂直網格特定點位的方法，就像人體皮膚一樣。

為了測試技術，研究人員將三層感測器嵌入至橡膠手套的指尖上，並穿戴在機器人手上。他們的最終目標是將感測器直接嵌入至機器手臂的皮膚狀覆蓋物中。

在一項實驗中，研究團隊令穿戴電子手套的機器人手輕輕觸摸漿果（不壓爆）。他們同時利用感測器檢測適當的剪切力來握持乒乓球（不脫落），並能夠移動和舉起乒乓球。

鮑哲楠指出，通過適當的編程，佩戴這種觸感手套的機器人手可以執行重複性任務，例如從傳送帶上拿起雞蛋並將其放入紙箱之中。

另外，這種技術可對機器人輔助手術帶來幫助，因為精確的觸碰控制對手術而言至關重要。但鮑哲楠的最終目標是，開發一種無需預先編程即可自動施加適當力量並安全地處理物體的先進手套。

她指出：「我們可以編程一個機器人手，令其觸碰漿果而壓爆。但我們距離能夠觸摸並檢測到它是漿果，並令機器人能夠撿起它還有很長的路要走。」

原文鏈接：https://yivian.com/news/53270.html

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