觸覺(jué)機(jī)器人能“感受”材料柔軟度

柔軟度表達(dá)接口SORI。圖片來(lái)源：賈馬尼·卡耶/瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院

如果用指尖按一顆棉花糖，很容易感覺(jué)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(lèi)仍能分辨出下面的棉花糖是軟的。研究人員希望創(chuàng)造出一種具備同樣能力的機(jī)器人平臺(tái)。據(jù)最新一期《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》報(bào)道，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究人員開(kāi)發(fā)出一種柔軟度表達(dá)接口（SORI），實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。

對(duì)柔軟物體的觸覺(jué)在許多行動(dòng)和互動(dòng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，如判斷鱷梨的成熟度，或是牽著愛(ài)人的手。但理解和再現(xiàn)這種感覺(jué)極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)檫@涉及復(fù)雜的感覺(jué)和認(rèn)知過(guò)程。柔軟度感知的兩個(gè)主要元素是皮膚提示（來(lái)自指尖皮膚的感覺(jué)反饋）和動(dòng)覺(jué)提示（關(guān)于手指關(guān)節(jié)作用力的反饋）。通過(guò)分離皮膚和動(dòng)覺(jué)線索，SORI再現(xiàn)了一系列真實(shí)材料的柔軟性，填補(bǔ)了機(jī)器人領(lǐng)域的空白，使許多需要感知柔軟度的應(yīng)用成為可能。

由于人手指形狀不同，感覺(jué)到的柔軟度可能不同。因此，研究人員首先開(kāi)發(fā)指尖及其接觸面的幾何參數(shù)，然后從一系列不同的材料中提取柔軟度參數(shù)，并將這兩組參數(shù)映射到SORI設(shè)備上。SORI還配備了電動(dòng)折紙關(guān)節(jié)，可以對(duì)關(guān)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其變得更硬或更軟。

通過(guò)這種新穎的動(dòng)覺(jué)和皮膚功能的分離，SORI成功地再現(xiàn)了一系列材料的柔軟程度，包括牛肉、三文魚(yú)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(shū)。在一次虛擬實(shí)驗(yàn)中，SORI甚至復(fù)制了心臟跳動(dòng)的感覺(jué)，以證明其在表達(dá)軟材料運(yùn)動(dòng)方面的有效性。

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