向人类的进化,机器人将被赋予人类的触觉

机器人可以按照程序设定举起汽车,甚至可以帮助进行手术,但如果要捡起它们之前从未接触过的物体——例如鸡蛋,它们就经常会遭遇惨败。现在工程师想出了一种可以克服这种局限的人造指尖,让机器能以类似人类指尖的方式感知表面的纹理。当布里斯托大学的研究人员在 2009 年开始设计人造指尖时,他们仿效了人体皮肤。第一个手工组装的指尖大约类似苏打水罐。到 2018 年,他们转而使用 3D 打印。让制作出像成年人大脚趾大小的指尖和所有的部件成为可能,且更容易创造出近似于人类皮肤多层结构的多个层。最近科学家将神经网络整合到他们称之为 TacTip 的人造指尖中。神经网络帮助机器人快速处理它所感知的内容并做出相应的反应——看起来就像一根真正的手指。

当我们指尖的皮肤和物体接触时,一层神经末梢就会变形,并告诉大脑发生了什么。这些神经发送“快”信号帮助我们避免掉落东西并发送“慢”信号来传达物体的形状。TacTip 的等效信号来自橡胶表面层之下的针状突起阵列,当表面被触摸时,这些针突就会移动。阵列的针突就像是发刷上的刷毛:坚硬但是可以弯曲。在该阵列之下,除了其他一些东西之外,还有一个摄像头,可以检测针突何时以及如何移动。针突的弯曲量提供慢信号,弯曲速度提供快信号。神经网络将这些信号转化为指尖的动作,例如使其握得更紧,或调整指尖的角度……在第二个项目中,Lepora 的团队为 TacTip 添加了更多的针突和麦克风。麦克风模仿我们皮肤深处的另一组神经末梢,当我们用手指在表面上滑动时,它们会感觉到振动。这些神经末梢增强了我们感受表面粗糙程度的能力。当研究人员测试增强后的指尖区分13种织物的能力时,麦克风起到了类似的作用。

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