新型感測器讓機械人“看見”觸感
水 登 |
| | | 
|
採用的力致變色材料代表了一條新的技術路線
|
| | 
|
這一創新構想源於克服基於視覺的觸覺感測器領域中一個長期存在的權衡難題的需求
|
| | 
|
機械人觸摸一枚硬幣，並感知其細微
之處。
|
| | 
|
變色觸覺感測器結構、工作原理及接
觸形貌圖示例。
|
| | 
|
?當你用手指按下電燈開關時，會產生海量的資訊。
|
| 新型感測器讓機械人“看見”觸感 據最新一期《科學進展》雜誌報道，英國倫敦瑪麗女王大學研究團隊開發出一種新型變色觸覺感測器，能讓機械人無形受力“看得見”。具 體而言，這種感測器通過將不可見的受力資 訊轉化為動態顏色變化，使機械人在無需 借助複雜演算法重建的情況下，直接 “讀取”觸覺資訊。 這種感測器利用軟性材料受力時產生結構色變化原理工作。當壓力作用於柔性傳感表面時，材料會呈現出不同的顏色，這些顏色會隨着受力大小和位置不斷變化。普通相機即可即時拍下這些顏色變化，並生成高解析度的壓力分佈圖，無需再利用複雜演算法進行重建。 與傳統觸覺感測器不同，新系統不再依賴密集排列的感測器陣列，而是讓材料本身承擔傳感功能。材料一旦受到擠壓、拉伸等外力，就會產生相應的顏色變化，再由低成本USB相機即時讀取。 這項技術有望應用於精密製造、醫療等多個領域。例如，它可幫助機械人夾持器完成微尺度零部件裝配；還有望賦予外部假肢更加豐富的觸覺，使其在完成精細的日常操作或臨床任務時擁有更好的感知能力。 此次採用的力致變色材料代表了一條新的技術路線，即不再依賴複雜的微電子觸覺單元感知形變，而是讓材料本身成為傳感介質，將機械作用直接轉化為可見的光學信號，從而讓機械人能夠以更簡單、更直觀的方式感知外界。 研究人員表示：“當你用手指按下電燈開關時，會產生海量的資訊，這往往超乎人們的想像。人手包含超過一萬個機械感受器來完成這一動作，然而觸覺感知至今仍是機械人技術面臨的主要挑戰之一。我們此次研發的變色觸覺感測器正是為了解決該挑戰。” 本項目參與者之一的詹姆斯·巴斯菲爾德教授指出：“最令人矚目之處在於，相關觸覺資訊已包含在光信號之中。這意味着你不再需要通過計算重構演算法來感知觸覺資訊，而是能夠直接觀測到它。”來自意大利佛羅倫斯大學、的里雅斯特大學和特倫托大學的項目合作者們對此表示贊同。 這一創新構想源於克服基於視覺的觸覺感測器領域中一個長期存在的權衡難題的需求：高解析度系統通常需要複雜的計算流程來重構接觸幾何形狀，從而導致延遲；而回應速度較快的系統往往又會犧牲空間細節。 水登
|