英國劍橋大學(University of Cambridge)與倫敦大學學院(University College London)共同開研發一種柔軟的低成本凝膠材料,可即時偵測多種觸摸形式,感知壓力和溫度的機器人皮膚,有助改善機器人外貌與義肢觸感。
教育科技創新中心(EdTech Innovation Hub)新聞報導,這款柔軟的導電材料透過人工智慧(AI)資料運算,模仿人類的觸覺。
新華社報導,這種新型柔軟、導電的機器人皮膚採用「多模態感測技術」(multi-modal sensing approach),透過單一感測器判斷不同的觸覺反應,不僅容易塑形製造、堅固耐用,適用機器人、義肢和電子皮膚等用途。
研究人員加熱熔化以明膠(gelatin)為基質的水凝膠(hydrogel)材料,將這種具備延展與傳導性質的材料塑造成一隻手的形狀,接著透過手腕處的32個電極和分布於皮膚底層的感測網路,收集逾170萬條數據訊息,例如溫度感測、按壓與切割觸覺等。接著,這些數據會輸入機器學習(Machine Learning)模型,訓練機器人的手辨識各種觸覺代表的涵義,研究結果6月11日發表於《科學機器人》(Science Robotics)期刊。
為了讓機器人辨識輕拍、灼熱感或割傷等不同觸覺形式,研究團隊利用機器學習來解讀水凝膠皮膚產生的大量感測資料。
劍橋大學工程學系仿生機器人實驗室博士生、此研究第一作者哈德曼(David Hardman)解釋,「針對不同類型的觸覺設計不同的感測器,會讓材料的製作過程變得相當複雜。我們希望開發單一材料,就能夠同時偵測多種觸摸類型。」
透過多模態感測技術,研究人員得以簡化設計,同時保留其靈活度和強度。此外,這種皮膚不用嵌入多種硬體即可檢測不同的刺激,進而降低潛在干擾並提升耐用度。
研究人員表示,這種皮膚可用於多種用途,涵蓋醫療義肢、災害救援、各式機器人應用、汽車製造等領域,在義肢應用方面更能改善使用者與外在環境的擬真互動感受。
倫敦大學學院電腦科學系、研究作者圖魯泰爾(Thomas George Thuruthel)表示,「這款材料目前還無法媲美真人肌膚,但我們認為它比市面上的任何其他產品更好。比起傳統感測器,我們的解決方法更靈活、更容易製造,且能透過人類觸覺校正,以應對多項任務的挑戰。」