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機器人在日常生活中無處不在,尤其是新冠肺炎爆發期間,機器人在無接觸配送、紫外線消毒以及防疫應急處理和輔助作業等方面,都扮演了重要角色,也讓人們看到機器人在醫療領域的潛力無限。

今日,香港城市大學生物醫學工程系申亞京教授課題組、香港大學計算機系潘佳教授課題組及其合作者,共同提出了一種基於磁性薄膜、類人類面板功能的觸覺感測器,結合深度學習演算法,實現了機器人觸覺感測器的自解耦和超解析度,為仿人類面板的觸覺感知提供了新的思路,也再一次重新整理了我們對機器人的新認知。

作為人類最大的器官,面板可以感知力的大小和方向,幫助人類完成非常精巧和複雜的任務,比如抓取易碎物品,進行靈巧操作,但現有的工業機器人觸覺感測器與人類面板相比還存在較大差距。

相關成果以 “Soft magnetic skin for super-resolution tactile sensing with force self-decoupling” 為題,於近日發表在《科學機器人》(Science Robotics)上。這一研究將幫助機器人更好地完成自適應抓取、靈巧操作,可用於人機互動,模式識別等重要領域,賦予機器人靈巧操作日常物品的能力,提高人機互動的安全性。”

觸覺感測器適用於機器人中模仿觸覺功能的感測器,可以賦予機器人透過接觸來感知外部環境並與之互動的能力,在機器人靈巧操作、人機共融、模式識別等領域有著重要的應用。

隨著微電子技術的發展和各種有機材料的出現,科學家已經提出了多種多樣的觸覺感測器的研製方案,近年來,由於磁性材料可以對變化磁場作出快速響應的特性,已經機器人領域得到了重要應用。

去年 11 月,由申亞京教授課題組、中國科學院深圳先進技術研究院(SIAT)領銜的科研團隊,透過使用一種名為 M-spray 的複合膠狀磁性噴霧劑(composited glue-like magnetic spray),成功開發出一種製造毫米級機器人(Millirobots)的簡單方法。只需要將類似膠水的磁性噴霧劑噴在物體表面,就可以快速製造出一種運動可控且靈活的毫米級機器人。利用這種方法,在磁場的驅動下,被塗抹後的物體可以在不同表面上爬行、行走或滾動,成功在兔胃內實現在目標位置釋放藥物。

在本次研究中,研究人員也同樣使用了一種磁性材料,擁有可程式設計性,可遠端操控性等優點,在微型機器人中應用十分廣泛,可用於體內藥物遞送,血管舒通等重要領域。針對磁膜的特性設計深度學習方法,將其超解析度提高到了 60 倍,達到了與人類面板的超解析度(約 40 倍)可比的程度。這對未來把人工面板覆蓋於機器人全身,使機器人擁有和人類一樣的全身觸覺感知能力至關重要。”

隨著該研究的發展,機器人表面觸覺將獲得新一輪提高,或許,工業機器人、協作機器人等也將隨著觸覺感知的發展迎來新的可能。

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