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陳根：仿生手指，觸摸就可以感知物體結(jié)構(gòu)

2023.02.19 陜西

文/陳根

仿生傳感器是一種具有超靈敏、低功耗、自適應(yīng)等顯著特點(diǎn)的特殊的傳感器。在仿生傳感器系統(tǒng)的幫助下，人類的感知可以被量化，機(jī)器可以被賦予特定的感知，因此，仿生傳感器也在智能機(jī)器人領(lǐng)域得以廣泛運(yùn)用。

就像我們用手指觸摸自己的身體時(shí)，不僅能感覺(jué)到皮膚的質(zhì)地，還能感覺(jué)到皮膚下骨骼的輪廓一樣，近年來(lái)，全球眾多機(jī)器人專家都在嘗試開(kāi)發(fā)出一種可以復(fù)制人類觸覺(jué)的機(jī)器人系統(tǒng)。近日，一項(xiàng)發(fā)表于Cell Reports Physical Science的研究，就展示了一種以人類手指為靈感的仿生傳感器，它可以通過(guò)觸摸復(fù)雜物體的外部表面來(lái)創(chuàng)建其內(nèi)部形狀和紋理的3D地圖。

來(lái)自中國(guó)江門(mén)五邑大學(xué)的研究人員創(chuàng)造的這種機(jī)器人手指，看起來(lái)更像一把紋身槍，而不是一個(gè)手指。它的工作原理是用一個(gè)小針狀的尖端反復(fù)刺入一個(gè)表面，并沿著該區(qū)域來(lái)回掃描。針尖由碳纖維制成，當(dāng)它們遇到較軟和較硬的材料時(shí)，會(huì)或多或少地被壓縮。每“觸摸”一次，碳纖維就會(huì)被壓縮一次，壓縮的程度提供了物體相對(duì)硬度或柔軟度的信息。這些信息連同位置信息一起被傳送到電腦上，并以3D圖像的形式顯示在屏幕上。

在測(cè)試中，手指被呈現(xiàn)出各種結(jié)構(gòu)來(lái)映射。其中包括一個(gè)覆蓋著一層軟硅膠的硬質(zhì)字母“A”，以及其他各種從軟到硬的形狀，也被包裹在硅膠中。該手指不僅能夠輕松地映射出堅(jiān)硬的字母“A”的形狀，而且還能成功地識(shí)別出軟硅膠下的柔軟形狀。

此外，為了了解仿生手指在繪制人類地圖方面的表現(xiàn)，研究小組創(chuàng)建了由人工骨骼和硅膠制成的“肌肉”組織組成的結(jié)構(gòu)。然后他們發(fā)現(xiàn)，探針的觸感足夠敏感，甚至可以找到嵌入人工組織中的模擬血管。未來(lái)，類似于醫(yī)生的觸診，仿生手指甚至可以識(shí)別人體的簡(jiǎn)單組織結(jié)構(gòu)。

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