液态金属传感器与AI赋予义肢触觉:多指纹理识别99.2%准确率
人类指尖拥有3000+触觉受体主要响应压力。操纵物体高度依赖指尖感觉,上肢截肢者缺失此感觉面临独特挑战。现有灵巧义肢均缺“触觉”反馈,致物体意外滑落或捏碎。为实现更自然义肢手接口,研究者在义肢指尖集成液态金属拉伸触觉传感器。硅基弹性体封装提供高导电、顺应性、柔韧、拉伸性关键优势。分层多指触觉集成可为人工手提供更高智能。
研究者用义肢单独指尖区分不同纹理表面滑动速度。四纹理单变量:脊距。为检测纹理速度训练四机器学习算法。十表面各20次试验测试算法区分四纹理随机排列组合十复杂表面能力。结果显示:四指尖液态金属传感器触觉信息集成同时区分复杂多纹理表面,展示新型分层智能。机器学习算法各指高准确度区分所有速度。
团队比较四算法分类能力:K近邻(KNN)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、神经网络(NN)。提取液态金属传感器时频特征训练测试算法。NN总体表现最佳:单指速度纹理检测最优,四指四液态金属传感器同时区分十复杂多纹理表面达99.2%准确率。
义肢进步虽有益让截肢者更好完成日常任务,但不提供触觉等感官信息,也无法让他们自然用大脑控制义肢。新技术可帮助提供更自然能“感知”响应环境义肢设备。
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