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新型机器人皮肤  

2010-05-25 13:34:50|  分类: 鲜艳热点 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2010年05月25日 - vividscience - VividScience
       意大利理工学院的科学家最近成功为其类人机器人(指整体外观与人类相似,能与人类使用的工具或所处的环境沟通协调的机器人)iCub设计出了首款有触感的皮肤。这种新型机器人皮肤包含有柔性压力传感器,不仅可以让机器人看上去更加真实美丽,也能让机器人更好地同人类世界“亲密接触”。

       据英国《新科学家》杂志网络版报道,新型机器人皮肤由三角形的柔性印刷电路板组成,其可充当传感器,覆盖了iCub机器人身体的大部分。每个三角形柔性印刷电路板的边长为3厘米,并包含12个电容铜触点。电路板和人造弹力纤维莱卡之间放置了一层硅橡胶层,外层莱卡携带着金属接触点同电路板上的电容铜触点相接触。莱卡层和柔性印刷电路板正反两面都包含有能够感应压力的电容器。经测试,这种机器人皮肤的每个柔性印刷电路板可感应到1克物体产生的压力,同时,它也包含基于半导体的温度传感器。

       由欧盟资助完成的类人机器人iCub的身形大小类似于一个三岁半的儿童,科学家研制iCub主要是用于调查人的认知能力以及了解手臂、肌肉、肌腱等如何提升人的智力发展。iCub的技术标准是公开的,在欧洲,有15个实验室“克隆”出了自己的iCub版本。这种新型机器人皮肤从5月开始正式“派送”给全欧洲相关的实验室。

       意大利理工学院的机器人专家乔治欧·梅塔表示,研制类人机器人的原因之一是让它们同人类密切合作。但是,只有当机器人有了触感才能做到这一点。让类人机器人拥有皮肤,以获得触感,一直是机器人研发工作面临的巨大挑战,迄今为止也是一个空白点。机器人皮肤需要满足很多条件,比如要有弹性、能够覆盖机器人身体较大的表面积、皮肤表面能够感应到轻微的接触等等,其中有些要求还相互冲突,也无形中增加了机器人皮肤研制的难度。

       机器人专家尝试了很多种方法来制造感应皮肤。较早之前,日本科学家在大阪大学的仿生儿童机器人CB2拥有由硅制成的皮肤,皮肤上放置了几百个传感器来帮助其获得触感。随后,正如英国影子机器人公司的李察·沃克所说的,各式各样的感应方式层出不穷,但都需要进行验证。

       意大利理工学院的研究小组下一步计划向研制出来的皮肤中添加一层压电聚合物——聚偏氟乙烯(PVDF)。当电容传感器测试绝对压力时,聚偏氟乙烯产生的电压可以反映压力变化的频率,因此,如果机器人沿着某个表面移动手指,摩擦产生的震动就会告诉机器人它所接触的表面是由什么物质组成,机器人接下来就会知道接触这个表面需要用多大力量,比如,握紧一个光滑的瓷杯需要多大的力。

       英国高科技公司Peratech的首席执行官菲利普·泰森对基于电容的感应皮肤并不感冒,他表示,如果重复使用的话,其感应能力可能会越变越弱,直至消失。Peratech的解决方案是使用名为量子隧道合成物(QTC)的具有弹性的物质。这是一种兼具弹性和导电功能的低成本材料。机器人穿上这种皮肤后,通过身体上的诸多传感器,就能够感知到与人接触时该用多大的力。

      美国麻省理工学院的研究人员也于今年3月份宣布,他们使用QCT材料,成功研制出了能使机器人产生触觉的“电子皮肤”。依靠这种“电子皮肤”,机器人不仅能感知到物体的地点和方位,还能获得物体的硬度等信息。

       据介绍,该系统结构简单,可被加工成各种形状,能像衣服一样附着在设备表面。此外,借助XY扫描技术,使用QCT技术的机器人还能获得不同区域(如前臂、肩部和躯干)的综合知觉信息。QCT技术已先期在美国宇航局的机器宇航员(Robonaut)项目上获得了应用,其先进的传感技术和机械臂在世界均属领先。研究人员下一步的目标是让机器人具有与人类更为接近的触觉并增强其与人类的互动能力。

       美国麻省理工学院媒体实验室的亚当·惠顿表示,无论最终何种新兴技术将脱颖而出,具有触觉的机器人皮肤能够帮助我们更好地同未来的类人机器人沟通。

http://vividscience.org/2010/05/25/robot-skin.html

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