经济实惠、耐用、超灵敏的机器人皮肤，可增强类人感知能力

安德鲁·科塞利

科学家们开发出了一种低成本、耐用、高度敏感的机器人“皮肤”，可以像手套一样添加到机器人手上，使机器人能够以类似于人类的方式检测周围环境的信息。

来自剑桥大学和伦敦大学学院 (UCL) 的研究人员开发了这种灵活的导电皮肤，它易于制造，可以熔化并形成各种复杂的形状。该技术感知并处理一系列物理输入，使机器人能够以更有意义的方式与物理世界交互。

与其他机器人触摸解决方案不同，其他解决方案通常通过嵌入小区域的传感器来工作，并且需要不同的传感器来检测不同类型的触摸，而剑桥大学和伦敦大学学院研究人员开发的整个电子皮肤都是一个传感器，使其更接近我们自己的传感器系统：我们的皮肤。

尽管机器人皮肤不像人类皮肤那么敏感，但它可以检测材料中超过 860,000 个微小通路的信号，使其能够识别单一材料中不同类型的触摸和压力，例如手指的敲击、热或冷的表面、切割或刺伤造成的损坏，或者同时触摸多个点。

研究人员结合物理测试和机器学习技术来帮助机器人皮肤“学习”这些路径中哪一条最重要，因此它可以更有效地感知不同类型的接触。

这是独家技术简介 访谈，作者为伦敦大学学院的 Thomas George Thuruthel 博士，为篇幅和清晰度进行了编辑。

技术简介 ：您在熔化和成型蒙皮过程中遇到的最大技术挑战是什么？

苏鲁瑟尔 :有一些小挑战。我认为其中之一是这种材料不太容易流动。您无法创建非常复杂的形状。你可能会得到诸如间隙之类的东西。但老实说，我认为最大的挑战是将这种材料与我们的电子书连接起来。因此，材料本身是柔软且柔顺的，但电线在某些时候必须是刚性的。软材料和刚性线之间的界面始终是一个巨大的挑战。

技术简介 ：熔化并成型的过程是怎样的？

苏鲁瑟尔 :我们有水浴。这种材料在 50° 至 60°C 左右熔化，然后在 30° 至 40°C 左右凝固。因此，我们将其加热成液体，我们有模具，模具上有小开口，您可以从中倒入材料。会有小开口，这样也可以出去。您倒入材料，密封所有孔，然后将其放在外面几个小时，以便其凝固。然后你打开模具。当然，模具很容易拆卸，以便稍后取出成型形状。

技术简介 ：我读到的文章说，“虽然机器人皮肤不像人类皮肤那么敏感，但它可以检测到来自材料中超过 860,000 个微小通路的信号。”我的问题是：目前的商用电子皮肤可以检测多少个信号？这些数字与人类触摸相比如何？

苏鲁瑟尔 ：虽然我们说的是 860,000 个通道，但这并不一定意味着您获得的独立信息单元的数量。信息量很大，但也有很多多余的信息。我们还没有量化您获得的独立量信息有多少。但我想说，对于我们的设置，我想说，您所看到的数字大约是 2,000 到 3,000 台。对于人手来说，这个数字约为 15,000 个单位。许多商业广告都非常谨慎；你看到的大多是数百或数十个——我认为即使是数百个也是非常罕见的。

然而，有一种称为基于视觉的触觉传感器的技术，它使用嵌入您手中的摄像头。理论上它们会有更高的分辨率，但同样，它无法量化。您无法获得有关您拥有多少单位的数字。

技术简介 ：您对进一步的研究工作有什么计划吗？如果没有，您的下一步是什么？

苏鲁瑟尔 ：我们最近收到了英国的一笔资助；我们正在努力开发这项技术以用于更多的商业应用。我们还没有真正测试过，如果我们反复接触（比如说，数千或一万次互动），皮肤会如何表现。我认为我们预计这可能是一个问题，特别是在软材料和网络之间的接口处。

因此，我们正在寻找更好的接口方式，并研究不同的材料。我们使用的是水凝胶，这是一种不错的材料，但不是很坚固或耐用。我们正在寻找更多的合成材料，例如橡胶等天然材料作为替代品。

然后我们正在研究更高级别的任务。目前，我们只是估计感知信息，例如接触位置在哪里。我们想要闭合循环 - 那么我们如何在机器人手或系统上使用这些信息，以便它可以执行非常有用的现实世界任务？

这些是我们接下来的步骤。

文字记录

00:00:02 机器人现在可以像我们一样感受到它们触摸的东西。嗯，差不多了。剑桥大学的研究人员创造了一种装有超灵敏传感器的人造皮肤。这些传感器不仅可以检测压力，还可以读取纹理、温度，甚至类似于疼痛的信号。研究人员将皮肤铸造成手形，由

00:00:29 电解水凝胶，电极嵌入手腕周围。皮肤上产生的电场可检测不同类型的刺激。传感器监控数千位信息，不仅检测刺激的位置，还检测刺激的类型。然后信息被传输到电极。人造皮肤可检测多种

00:00:56 同时感觉，例如触摸、湿度、温度和疼痛，并且可以像手套一样戴在机械机器人手上。这种低成本的皮肤可以彻底改变假肢、机器人手术、汽车工业、康复甚至太空探索领域。那是什么感觉？未来会变得更加人性化。