斯坦福大学开发了一种电子手套可以给机器人带来触觉

斯坦福大学的工程师已经开发出一种包含传感器的电子手套，这种手套有一天可以使机器人手获得人类理所当然的灵活性。在《科学机器人》 杂志上发表的 一篇论文中 ，化学工程师 鲍振安 和她的团队证明，这些传感器的性能足以让机器人的手触摸到精致的浆果并处理乒乓球而不会压扁它们。

鲍说：“这项技术使我们走上了一天，为机器人提供了人类皮肤中发现的那种传感功能。”

Bao说，手套指尖中的传感器同时测量压力的强度和方向，这是实现手动灵活性所必需的两个特质。研究人员仍然必须完善能够自动控制这些传感器的技术，但是当他们这样做时，戴着手套的机器人可以灵活地将鸡蛋握在拇指和食指之间，而无需砸碎或让它滑倒。

电子模仿生活

电子手套模仿了人类皮肤各层协同工作的方式，使我们的双手具有非凡的敏感性。

我们的皮肤外层装有传感器，可以检测压力，热量和其他刺激。我们的手指和手掌特别富含触摸传感器。这些传感器与称为刺突的皮肤亚层(山丘和山谷的崎y微观地形)协同工作。

颠簸至关重要。当我们的手指触摸到一个物体时，皮肤的外层会更靠近棘突。主要由靠近山顶的传感器感觉到轻微的触摸。更大的压力会迫使外皮向下进入棘突谷，从而触发更强烈的触感。

但是，测量压力强度只是刺骨棘突所能实现的功能的一部分。这个颠簸的子层还有助于显示压力或剪切力的方向。例如，手指向北按压，会在那些微观山丘的南坡上产生强烈的信号。这种感知剪力的能力是帮助我们轻轻但牢固地在拇指和食指之间握住一个鸡蛋的一部分。

博士后学者克莱门汀·布特里(Clementine Boutry)和硕士研究生马克·内格雷(Marc Negre)领导了模仿这种人类机制的电子传感器的开发。机器人手套指尖上的每个传感器均由三个可协同工作的柔性层组成。顶层和底层是电活性的。研究人员在两个相对的表面的每一个上都布置了一条电线的网格，就像在田野中的行一样，并且使这些行彼此垂直，以创建密集的小型感测像素阵列。他们还使底层像棘突一样凹凸不平。

中间的橡胶绝缘子只是将电极的顶层和底层分隔开。但是这种分离至关重要，因为紧密接触而不接触的电极可以存储电能。随着机械手指的按下，将上部电极挤压到更靠近底部的位置，存储的能量增加了。底层的丘陵和山谷提供了一种将压力的强度和方向映射到垂直网格上特定点的方式，就像人类的皮肤一样。

精致的触感

为了测试他们的技术，研究人员将三层传感器放在橡胶手套的手指上，然后将手套放在机器人手上。最终目标是将传感器直接嵌入机器人手的皮肤状覆盖物中。在一个实验中，他们对戴着手套的机器人手进行了编程，使其能够轻柔地触摸浆果而不损坏浆果。他们还对戴手套的手进行了编程，以通过使用传感器检测适当的剪切力来抓握球而不使球掉落，从而抬起并移动乒乓球而不会压坏它。

鲍说，通过适当的编程，戴着当前触摸感应手套的机器人手可以执行重复的任务，例如将鸡蛋从传送带上提起并将它们放入纸箱中。该技术还可以用于机器人辅助手术中，在这种情况下，精确的触摸控制至关重要。但是Bao的最终目标是开发一种高级版本的手套，该手套可以自动施加适量的力来安全地处理物体，而无需事先编程。

她说：“我们可以对机器人的手进行编程而不会压伤树莓，但是要触摸并检测到它是树莓并使机器人能够捡起它，还有很长的路要走。”

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