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從棉花糖到跳動的心臟,觸覺機器人能“感受”材料柔軟度

2024年03月19日 14:30  |  作者:張佳欣  |  來源:人民政協網 分享到: 

如果用指尖按一顆棉花糖,很容易感覺出它是軟的。如果把一塊硬餅干放在棉花糖上面,用指尖去壓硬餅干,人類仍能分辨出下面的棉花糖是軟的。研究人員希望創造出一種具備同樣能力的機器人平臺。據最新一期《美國國家科學院院刊》報道,瑞士洛桑聯邦理工學院研究人員開發出一種柔軟度表達接口(SORI),實現了這一目標。

軟度表達接口SORI。圖片來源:賈馬尼·卡耶/瑞士洛桑聯邦理工學院

對柔軟物體的觸覺在許多行動和互動中發揮著至關重要的作用,如判斷鱷梨的成熟度,或是牽著愛人的手。但理解和再現這種感覺極具挑戰性,因為這涉及復雜的感覺和認知過程。柔軟度感知的兩個主要元素是皮膚提示(來自指尖皮膚的感覺反饋)和動覺提示(關于手指關節作用力的反饋)。通過分離皮膚和動覺線索,SORI再現了一系列真實材料的柔軟性,填補了機器人領域的空白,使許多需要感知柔軟度的應用成為可能。

由于人手指形狀不同,感覺到的柔軟度可能不同。因此,研究人員首先開發指尖及其接觸面的幾何參數,然后從一系列不同的材料中提取柔軟度參數,并將這兩組參數映射到SORI設備上。SORI還配備了電動折紙關節,可以對關節進行調節,使其變得更硬或更軟。

通過這種新穎的動覺和皮膚功能的分離,SORI成功地再現了一系列材料的柔軟程度,包括牛肉、三文魚和棉花糖。它還模仿了既軟又硬的材料,如棉花糖上的餅干、皮革裝訂的書。在一次虛擬實驗中,SORI甚至復制了心臟跳動的感覺,以證明其在表達軟材料運動方面的有效性。

編輯:馬嘉悅