人工傳感器模仿人類的觸覺

一組研究人員開發(fā)了一種人工觸覺傳感器，它模仿人類皮膚檢測表面信息的能力，如形狀、圖案和結(jié)構(gòu)。這可能比制造能夠感知粗糙度和平滑度的電子設(shè)備和機(jī)器人更近一步。

“模仿人類感官是最受歡迎的工程領(lǐng)域之一，但觸覺很難復(fù)制，”韓國大邱DGIST的工程師Kwonsik Shin說。這項(xiàng)研究的主要作者發(fā)表在IEEE/ASME機(jī)電一體化博覽會上。

人類不僅同時(shí)感知環(huán)境的許多特征，如壓力、溫度、振動(dòng)、張力和剪切力，還檢測心理參數(shù)，如粗糙度、光滑度、硬度和疼痛。檢測準(zhǔn)確的表面信息是復(fù)制觸覺心理感受的關(guān)鍵第一步。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，DGIST的研究人員與來自韓國ASML、東郭大學(xué)首爾分校、成均館大學(xué)和牛津大學(xué)的同事合作。他們開發(fā)了一種可以高精度測量表面紋理的設(shè)備。傳感器由壓電材料制成，這是一種高度敏感的材料，可以對施加的壓力做出反應(yīng)，從而產(chǎn)生電能。這些材料具有與皮膚相似的特性。

與現(xiàn)有的人工傳感器相比，新傳感器有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，它可以通過觸摸和滑動(dòng)來檢測信號。這模仿了人類感知表面特征的兩種方式：用手指戳或摸。大多數(shù)手動(dòng)傳感器使用單一方法。其次，它由一系列多個(gè)感受器組成，這意味著兩個(gè)感受器信號之間的時(shí)間間隔和它們之間的距離可以用來計(jì)算滑動(dòng)速度。大多數(shù)機(jī)器人手指使用單個(gè)接收器，需要外部速度計(jì)。

研究人員通過在傳感器表面按壓形狀像正方形、三角形或圓頂?shù)姆鈼l來測試他們的傳感器。他們還在傳感器上添加了軟性材料，以確定它是否可以測量深度，從而在三維空間中進(jìn)行感知。傳感器根據(jù)印章的形狀產(chǎn)生不同的電壓。結(jié)果表明，該傳感器具有較高的空間分辨率，能夠準(zhǔn)確地表示某些物體的寬度、間距等表面特征。然而，目前傳感器無法在3D中完美區(qū)分形狀。

未來，傳感器可以集成到電子設(shè)備中，如機(jī)器人或智能手機(jī)，以提高它們檢測表面紋理的能力。

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