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。這項研究的主要作者發(fā)表在IEEE/ASME機電一體化博覽會上。

人類不僅同時感知環(huán)境的許多特征，如壓力、溫度、振動、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，新傳感器有幾個優(yōu)點。首先，它可以通過觸摸和滑動來檢測信號。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)手動傳感器使用單一方法。其次，它由一系列多個感受器組成，這意味著兩個感受器信號之間的時間間隔和它們之間的距離可以用來計算滑動速度。大多數(shù)機器人手指使用單個接收器，需要外部速度計。

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，如機器人或智能手機，以提高它們檢測表面紋理的能力。

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