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机器人有皮肤还有体温啦

2021-08-30 来源:芜湖机械信息网

2016-11-09 14:58:08来源:机器之心

与他人握手时能感觉到掌心的温暖,但与机器人握手就像是抓住一块生铁?现在佐治亚理工学院的研究人员发明一种由多种织物组成的「紫杉醇」皮肤,用在机器人身上。这种技术不但可以让机器人摸起来暖暖的,还能让它在触摸其他物体时收集与温度有关的物体性质的数据,比如通过感知物体的导热系数来判定物体是木质还铝质的,其准确性可达96%。

通常情况下,如果你的机器人摸起来暖暖的,那多半可能是它的冷却系统出了问题的症状。在大多数人眼中,机器人就不可能是热的——它们就应该是冷冰冰的钢铁人,它们的体温顶多和室温持平。机器人身上热一般都是运行的产生的副产品,是需要处理的。人类和很多其他非爬行动物都会消耗大量能量来维持一个近乎的恒温。事实证明,维持温暖的温度是有好处的,比如让我们通过触摸事物收集有用的信息的能力。现在机器人也有了这种能力了。

机器人使用的大多数触觉传感器都是力探测器。他们可以区分一个物体表面的硬度,有时还能分辨出它的质地。你可以在其中加上温度传感器,让它告诉你这个表面是冷的还是热的。但是,通常情况下,你周围的物体不是冷的也不是热的,而是室温的,也就是说它们总是与环境温度的持平。佐治亚理工学院的触觉的机器人皮肤使用了一个「紫杉醇(taxels)」阵列,是研究人员用压阻式织物、热敏电阻和一个加热条叠在一起组装成的。他们说力和热传感的结合效果显着优于单独的力传感。

当人类触摸到室温的物体时,我们通常的感觉是它比真实的温度要冷一点或热一点。原因有两个:第一是我们的皮肤是暖的,所以我感觉皮肤与其他物体的存在温差。第二个原因是当我们触摸物体是总是感觉它吸收我们多少的热量。换句话说,我们在测量它的导热系数。试一下:一些金属的导热性更好,能从你的手上快速吸收热量。这样一来我们就有了通过触摸收集金属的其他数据的能力,因为我们的手指是温暖的。

佐治亚理工学院的 Joshua Wade, Tapomayukh Bhattacharjee 和 Charlie Kemp 教授上月在 IROS 的 workshop 上宣讲了一篇论文,介绍了一种新的机器人皮肤,这种皮肤能主动加热。当它与传统的力传感结合起来时,就能形成一个多模态的触摸传感器,帮助确定物体的组成。

佐治亚理工学院的基于多模态织物的触觉传感皮肤原型

好吧,虽然它外表看起来不怎么样,但是由力觉感应和热敏感应组成的系统相比较于单由力觉感应组成的系统要运行得好得多。织物是由大量「紫杉醇(taxels)」做成的,每一块都是电阻织物夹在处于炭纤维电阻加热条上的两层导电织物,两层被动热敏电阻(passive thermistors),两层主动热敏电阻(active thermistors)之间。这三种传感模态的结合使用能让每一个都发挥效用,如此一来研究人员就能用它通过按压来识别识别物体是木质还是铝质,准确率达96%。而当其滑过物体时识别物体性质的准确率为 86%。我们需要强调的是这个并不是第一个主动热敏电阻传感器,Syn Touch 的 BioTac 传感器同样也集成了一个加热器,只是在指尖上使用。而佐治亚理工学院在做的是全臂使用触觉皮肤。

Tapo Bhattacharjee 告诉我们像这样的传感器在很多方面是有应用潜力的。「机器人就能使用这种传感器在复杂情况或人类环境下工作,通过了解对象的触觉属性的方式,机器人能够帮助人类设计操作的方法,例如机器人会说挤压一个软物体要比挤压一个坚硬的物体容易,或者是如果机器人知道他是在触摸人类,那么用力就会小得多。」

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