德國開發新型"電子皮膚" 讓機器人分清冷熱輕重

德國科學家日前開發出一種能讓機器人產生多種感覺的電子皮膚。這種“皮膚”不僅能夠幫助機器人更好地適應周圍的環境，也能使其獲得實時的“自體感受”。目前這種電子皮膚的原型已經在一個機械臂上獲得了應用。

圖片取自 Cognition for Technical System http://www.cotesys.de

皮膚是人體最大的器官，起著將環境與體內組織區分開來的作用。與此同時，它還具有強大的交互能力，能獲得溫度、壓力、剪力、震動等多種信息。無論是迎面而來的楊柳清風，還是誠懇熱烈的握手，其中的任何細節皮膚都不會錯過。

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負責該研究的德國慕尼黑工業大學科學家菲利普‧邁特納多佛(Philip Mittendorfer)也試圖讓機器人具備這樣的感覺。他和他的同事設計了一種只有5平方厘米大小的六邊形電路板，以此來當作機器人皮膚的基本模塊。每一塊電路板上包含有4個紅外傳感器、6個溫度傳感器和一個速度傳感器，這些傳感器能“察覺”到一厘米范圍內的任何物體。此外，這種電路板上還留有一定的擴展空間，可供以後加入如包括壓力傳感器在內的其他功能的傳感裝置。在實際應用時，將這些“皮膚模塊”像蜂窩一樣拼接起來就能構成面積較大的電子皮膚。

邁特納多佛說，雖然現在大多數機器人都具有視覺裝置，但在較為復雜的環境中工作時，僅有視覺信息是遠遠不夠的，必須輔以一定的觸覺感應裝置。這些傳感器的作用與人體皮膚表面的汗毛有些類似，它使機器人具備了一種“無意識回避”功能。例如，當機械臂不小心碰到某一物體時就會迅速收回，而後機器人首先會通過視頻裝置搜索環境，重新判斷更適宜的接觸點。這種能力對在不斷變化的環境中為人類服務的機器人來說尤為重要。此外，這種功能還能讓機器人的四肢運動更為精確，行進更為穩定。

圖片取自 Cognition for Technical System http://www.cotesys.de

研究人員稱，雖然目前這種電子皮膚只有一小塊，但其在一個機械臂上的試用已達到了初步的設想。只需輕輕拍一下機械臂，它就會“感覺”到，並做出反應。

德國慕尼黑工業大學教授戈登‧程 (Gordon Cheng )說，這是一個富有開創性的想法，讓機器人離人更近了一步，但也只是一個開始還遠未結束。除了這些基本的感受能力外，或許在未來某一天，機器人還將具備較為基本的、類似于人類的神經結構，並具有一定的自我意識。



科技日報 2011/07/01 王小龍

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• Scientists develop sensitive skin for robots (Physorg)
• Humanoid Multimodal Tactile-Sensing Modules (IEEE Transactions on Robotics)