先进电子皮肤实现类人触觉感知
科学家多年致力于赋予机器触觉。智能类人机器人和假肢配备电子皮肤,使其能自然协作操纵环境结构。电子皮肤含大规模传感器阵列提供快速躯体感知,但串行传输触觉数据导致读出延迟瓶颈。新加坡大学研究者开发异步编码电子皮肤(ACES),超高响应性和鲁棒性。受神经系统启发,ACES感知压力、温度、湿度,可与几乎所有传感器皮肤层配对有效工作。
工作原理
人体含近72公里神经连接大脑、皮肤、肌肉。研究者以人类神经系统为灵感开发机器人电子皮肤。ACES由覆盖249个传感器的硅层组成。能同时传输热触觉数据,即使传感器数量大(达10,000)仍保持极低读出延迟。演示最多240个人工机械感受器原型阵列,所有异步传输数据延迟1毫秒,时间精度<60纳秒。如此低延迟和超高精度让电子皮肤分辨快速触觉感知必需的精细时空特征。重大突破:首次实现多传感器反馈单一接收器,作为整体系统而非单个电极工作。并联连接使个别受体损坏时系统仍正常工作。潜在劣势:发射器/接收器无法知晓感应事件是否丢失。但架构支持简单发射器实现和惊人刺激事件时序精度,对实时运动关键的电子皮肤应用极重要。
参考文献:ScienceMag | DOI:10.1126/scirobotics.aax2198 | 新加坡大学
图片来源:Mario Tama/Getty
研究团队正与神经科学家、工程师合作帮助假肢手恢复触觉。相信其电子皮肤可推进自主类人机器人机器-人-环境交互,并可整合AI实现高性能机脑接口。
延伸阅读:AI帮助机器人通过触觉识别物体
工业技术