辨識20種不同布料質地 中國科學家發明先進人工觸覺系統
編譯/Elisa
人類用手指輕輕劃過物體表面時產生的靜壓力(static pressure),和高頻震動(high-frequency vibrations)來辨識物體。而開發人工觸覺系統最大的障礙,就是在感知和識別物體紋理與粗糙度等表面特性時,具備能檢測到靜壓和震動的高靈敏度,及鬆弛度反應速度,才能感受到最小能達幾微米觸感帶來的微弱刺激,並分析表面特徵的間距。也因此,人工觸覺系統通常會使用兩個檢測靜壓和震動的感測器,和兩個用於收集並處理不同類型訊號的電路。
連人類指紋都複製的人工觸覺系統
現在中國深圳南方科技大學科學家團隊,開發出一種物體分辨率可比擬人類手指的人工觸覺系統,分辨斜紋布、燈芯絨和羊毛等布料的紋理。研究領導者郭傳飛(Chuan Fei Guo)與同僚設計出一種靈活的滑動感應器(slip sensor),複製了人類指紋特徵,在觸摸或滑過表面時,能檢測表面紋理等微觀細節。
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高時空解析度讓人工觸覺更靈敏
感應器採用可調節電雙層(electrical double layer)與奈米極電荷分離(nanoscale charge separation)技術處理電容訊號,靈敏度可高達519 kPa-1,高時空解析度(spatial resolution)可達15m(間距)*6m(高度),因此能夠區分間距緊密的微觀表面特徵。研究團隊利用系統分辨20種不同織物,準確率可達98.6%,還能透過視覺化界面顯示結果。開發者將這套人工觸覺系統結合機器學習,安裝在手部義肢上,有望提升機器人或人類義肢觸覺功能,甚至運用在虛擬實境技術上。
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