新發(fā)明一種可進(jìn)一步增強機器人感知能力的液滴感應仿生電子皮膚

近年來(lái)，許多研究團隊一直在嘗試設計具有電子特性的人工皮膚，用于人形機器人、智能假肢和其他仿生系統。這些皮膚可以感知物體的紋理和觸覺(jué)屬性，使各種系統能夠根據檢測到的信息規劃其動(dòng)作。

東華大學(xué)和新加坡國立大學(xué)的研究人員最近開(kāi)發(fā)了一種新的電子皮膚（e-skin），能夠感知液體在物體上滑動(dòng)的信息。這種電子皮膚在《自然通訊》期刊上發(fā)表，能夠將動(dòng)態(tài)液滴滑動(dòng)行為轉換為電信號，然后傳輸給指示器。

“我們的液滴電子皮膚（DES）旨在增強智能機器人感知液滴環(huán)境的能力，縮小機器人電子皮膚和人類(lèi)皮膚在液滴感知方面的差距，”該論文的第一作者徐云龍告訴Tech Xplore?！斑@是因為目前還沒(méi)有電子皮膚能夠深入感知液滴的滑動(dòng)行為?！?/p>

人類(lèi)天生具有檢測皮膚上液滴滑動(dòng)行為的能力，這在濕環(huán)境下完成手動(dòng)任務(wù)時(shí)非常有價(jià)值。為了在他們的電子皮膚中再現這種能力，白志清及其同事從日?，F象中汲取靈感，即足球在瓷磚地板上的滾動(dòng)。

“這項工作主要由東華大學(xué)團隊完成，新加坡國立大學(xué)的李成柯和孫仲達進(jìn)行實(shí)驗優(yōu)化和論文修改，白志清也幫助修改了論文，”徐說(shuō)道?！拔覀兊碾娮悠つw基于摩擦電機制，即液滴與電子皮膚之間的接觸起電和靜電感應?！?/p>

這個(gè)研究團隊創(chuàng )建的DES由交錯的電極網(wǎng)絡(luò )組成。這些電極可以檢測液滴的各種動(dòng)態(tài)滑動(dòng)行為，并利用產(chǎn)生的摩擦將其轉換為電信號。

“液滴滑動(dòng)行為的感知主要歸功于巧妙設計的層間交錯電極網(wǎng)絡(luò )，”徐解釋道?！斑@些電極由同一層上的兩系列電極組成，彼此不導電。我們的設計還確保了液滴與每系列電極之間的感應距離相同?！?/p>

電子皮膚將滑動(dòng)液滴的行為轉換為電信號后，會(huì )將這些行為的視覺(jué)反饋傳輸給指示器。值得注意的是，這種皮膚還可以監控液滴的流動(dòng)方向并控制水的泄漏。

“這篇論文提供了一種自供電仿生液滴電子皮膚，通過(guò)將各種動(dòng)態(tài)液滴滑動(dòng)行為轉換為電信號，深入感知液滴滑動(dòng)行為，從而增強智能機器人設備在常見(jiàn)液滴環(huán)境中的感知能力，”徐說(shuō)道。

在最近的論文中介紹的這種電子皮膚可能很快會(huì )集成到現實(shí)世界的機器人系統中，以進(jìn)一步評估其性能。未來(lái)，它可能有助于開(kāi)發(fā)具有更先進(jìn)觸覺(jué)感知能力的人形機器人，進(jìn)一步縮小人類(lèi)與機器人感官感知之間的差距。

“我們的仿生DES極大地縮小了人工電子皮膚和人類(lèi)皮膚在感知能力上的差距，并在軍事、救援和日常生活中帶來(lái)了廣闊的應用前景，”徐補充道?！拔覀儸F在計劃繼續優(yōu)化其靈敏度和抗干擾能力，并使用機器學(xué)習來(lái)增強其更強大的感知能力?！?/p>