想让机器人拥有像人一样的手感,广州这边的科研团队终于找到了解决办法。之前机械手握瓶子的时候,力道太小会松脱,力度一大又容易捏爆,这一直是个让人头疼的痛点。最近,港科大广州分校的訾云龙教授带着团队在国际顶尖期刊《AdvancedMaterials》上发了个消息,说他们研制出了全球第一个能看清亚毫米细节的双模态触觉传感器阵列。这种技术能让机器像人的手指一样,精确感知物体表面哪里软哪里硬。 要说把传感器做小不容易,每缩小一步工艺难度都会指数级上涨。团队要把上百个直径不到0.35毫米的微型单元排列整齐,还要让两百多根线互不干扰地连好,这对工艺要求极高。他们试了十几种材料配方,经历了上百次失败才找到合适的基底。訾云龙说,在港科大广州分校他们不仅要做科研,还要把技术变成能用的产品,让实验室的成果走进实际生活。 最终他们用皮秒紫外激光加工和3D打印把技术融合在一起,解决了微型化的难题。这次突破后团队就赶紧让成果落地转化。以后家里的人形机器人去给老人小孩做事、做家务的时候,就不会再像没长手似的毛手毛脚了。要是拿香蕉或者水杯也不用担心会捏烂;做家务时也不会因为握不住拖把而把地弄脏。 这种传感器还能给产品做防伪。厂家在设计产品时可以留个独特的物理指纹,只要装上传感器的机器一摸就能知道是真是假。分拣水果时也能派上用场,机器可以挑出成熟度最好的那颗。在工业领域可以精确操控工具的握力;在医疗健康领域能通过感知身体组织的硬度变化给医生做诊断参考。 未来的计划是让传感器还能感受物体表面的粗糙程度和温度。团队会试着集成这些功能让机器人摸东西更像人。訾云龙说他们还在研究触觉反馈模拟,想把它用到虚拟现实里。比如在虚拟世界里看文物时不仅能看和听,还能用皮肤感受微电流来模拟触觉;以后假肢也能通过这种技术让使用者感觉到真实的触感。 机器人的触感是怎么来的?关键在于那块7mm×7mm的传感器阵列。上面密密麻麻装了100个直径0.35毫米的小单元。人的手指每平方厘米有大约240个触觉感受器能捕捉多维信息;机器人也能用高密度的阵列算法来实现这一点。传感器做得越小越密触感就越灵敏。 以前的机器人只能检测压力,现在团队把目光转向了物体的软硬程度。当物体受压变形时接触面积的变化会产生摩擦电信号;持续采集这个信号并结合压力产生的压电信号就能判断出物体表面某点的软硬情况。这个过程就像给物体做了一张精准的“触觉画像”。