水凝膠皮膚助研軟體機械人

    英國研究人員日前研發了一種新的基於水凝膠的皮膚，這種極其柔韌的皮膚使用一系列電極和一種演算法重建觸覺刺激，讓機械人能夠檢測物體的觸覺特性，複製人類的觸覺，有望促進軟體機械人的開發。水凝膠皮膚還可以用於醫療、假肢、智能紡織品等領域。此外，水凝膠可更方便嵌入感測器和電路，使機械人可以擁有和人類類似的觸覺，大大提升機械人的感知能力。

    水凝膠是一種不溶於水但含有大量水分的凝膠，具有很好的柔韌性和生物相容性。世界各地的研究人員都對如何用柔性和可拉伸材料製造機械人感興趣，為了最大限度突出這些機械人的優勢，包括感測器在內的機械人所有零件都必須是柔軟的。鑒於此，研究人員從人類皮膚中汲取靈感，創造出了一種可拉伸的傳感材料，這種材料可檢測任何損傷，感知物體或人類的觸摸，並監測其周圍環境。

    據悉，研究使用了一種專門用於開發的傳感水凝膠作為皮膚的基礎，這種水凝膠可生物降解，且非常有彈性。研究人員將其與電阻抗斷層成像硬體相結合，硬體使用皮膚邊緣的電極來施加電流並測量電壓，從而提供有關皮膚狀態的信息，推斷人造皮膚被觸摸的位置，以及是否有受損。

    與傳統的基於神經網絡的人工皮膚系統不同，這種水凝膠機械人皮膚不需要複雜的計算模型來分析電極資料，而是使用了一種基於少量真實資料的簡化方法來生成變形圖。在初步評估中，研究人員發現新方法明顯優於基於傳統神經網絡的人造皮膚系統，在一百七十毫米的圓形皮膚上實現了十二點一毫米的平均解析度。

    研究團隊對這種水凝膠機械人皮膚進行了三項實際應用測試，分別是損傷檢測、環境監測和觸覺刺激識別，最後結果是，在這三項任務中都表現良好，表明可以被用來提高旨在處理不同任務的軟體機械人系統的能力，執行不同的任務。

    團隊目前正在努力改善皮膚的形狀和大小，以便能感知更複雜的刺激。例如，將皮膚塗抹在機械手上，它不僅能感知皮膚被接觸的位置和力度，還能感知機械手每個手指的位置以及手是否受損。

    水凝膜皮膚的出現，不僅幫助軟體機械人獲取物體位置、形態、力和壓力等外部環境的信息，讓機械人擁有即時感知周圍環境的變化的能力，還能幫助機械人提高控制能力，通過皮膚的感測器傳遞的信息，機械人可以更加精確地控制自身的運動和形態，並通過AI技術學習運動姿態，以完成複雜的操作和任務。

    美    子