机器人的触觉可能和人类一样快

乌普萨拉大学和卡罗琳斯卡医学院的研究可以为假手和机器人像人手一样感受到触觉铺平道路。 他们的研究已经发表 在期刊上 科学。该技术还可以用于帮助中风后患者恢复失去的功能。

乌普萨拉大学电气工程系助教张志斌表示：“我们的系统可以像蒙着眼睛的人一样快速地判断遇到的物体类型，例如，只需感觉它并判断它是网球还是苹果。”

他和他的同事 Libo Chen 与来自乌普萨拉大学信号与系统系的研究人员密切合作开展了这项研究，这些研究人员提供了数据处理和机器学习专业知识，以及来自卡罗琳斯卡医学院神经生物学、护理科学和社会系、神经老年病学部的一组研究人员。

他们从神经科学中汲取灵感，开发出一种人工触觉系统，可以模仿人类神经系统对触觉的反应方式。该系统使用电脉冲，以与人类神经系统相同的方式处理动态触觉信息。

“有了这项技术，假手就会感觉像是佩戴者身体的一部分，”张解释道。

该人工系统有三个主要组成部分：带有传感器的电子皮肤（e-skin），可以通过触摸检测压力；一组将模拟触摸信号转换为电脉冲的人工神经元；以及处理信号并识别物体的处理器。原则上，它可以学会识别无限数量的物体，但在测试中，研究人员使用了 22 种不同的物体进行抓取，并使用 16 种不同的表面进行触摸。

“我们还在研究如何开发该系统，使其也能感受到疼痛和热量。它还应该能够感觉到手触摸的是什么材料，例如，是木头还是金属，”领导这项研究的助理教授陈立波说。

研究人员表示，借助触觉反馈，人类与机器人或假手之间的互动可以变得更安全、更自然。假手还可以像人手一样灵活地抓握物体。

“皮肤含有数百万个受体。目前的电子皮肤技术无法提供足够的受体，但这项技术使之成为可能，因此我们希望为整个机器人生产人造皮肤，”陈说。

该技术还可应用于医疗领域，例如监测帕金森病和阿尔茨海默病引起的运动功能障碍，或帮助患者恢复中风后失去的功能。

“这项技术可以进一步发展，以判断患者是否即将跌倒。然后可以利用这些信息从外部刺激肌肉以防止跌倒，或者促使辅助设备接管并防止跌倒，”张说。