科学家开发出一种低成本、耐用且高灵敏度的机器人“皮肤”，可以像手套一样戴在机械手上，使机器人能够以类似人类的方式感知周围环境信息。
研究人员来自某机构与某机构，他们开发了这种柔性导电皮肤，它易于制造，并可熔化后塑造成各种复杂形状。该技术能够感知和处理一系列物理输入，使机器人能以更有意义的方式与物理世界互动。
与通常通过嵌入小区域的传感器工作、且需要不同传感器检测不同类型触觉的其他机器人触觉解决方案不同，由这两家机构研究人员开发的这种电子皮肤整体就是一个传感器，使其更接近人类自身的传感系统——人类的皮肤。
虽然这种机器人皮肤的灵敏度不及人类皮肤，但它能探测材料内部超过86万条微小通路中的信号，从而能够识别不同类型的触摸和压力——例如手指轻敲、热表面或冷表面、切割或刺穿造成的损伤，或者同时触摸多个点——所有这些都在单一材料中完成。
研究人员结合物理测试和机器学习技术，帮助机器人皮肤“学习”哪些通路最为关键，从而更高效地感知不同类型的接触。
除了未来可应用于人形机器人或人类假肢（触觉至关重要）之外，研究人员表示，这种机器人皮肤还可在汽车工业或灾难救援等多个行业中发挥作用。研究结果发表在《科学机器人》期刊上。
电子皮肤通过将物理信息（如压力或温度）转换为电信号来工作。大多数情况下，不同类型的触觉需要不同类型的传感器——一种传感器检测压力，另一种检测温度，等等——然后将这些传感器嵌入柔软、柔性的材料中。然而，这些不同传感器的信号会相互干扰，且材料容易损坏。
“为不同类型的触觉配备不同的传感器会导致材料制造复杂，”主要作者表示，“我们希望开发一种解决方案，能够同时检测多种类型的触觉，但只需单一材料。”
“同时，我们需要一种廉价且耐用的材料，以便适合广泛使用，”合作作者补充道。
他们的解决方案使用一种对不同类型的触觉反应不同的传感器，即所谓的多模态传感。虽然分离每个信号的成因具有挑战性，但多模态传感材料更易于制造且更坚固。
研究人员熔化了一种柔软、可拉伸且导电的明胶基水凝胶，并将其浇铸成人手的形状。他们测试了一系列不同的电极配置，以确定哪种配置能提供最多关于不同类型触觉的有用信息。仅通过放置在手腕处的32个电极，由于导电材料中的微小通路，他们就能收集到整个手部超过170万条信息。
随后对皮肤进行了不同类型触觉的测试：用热风枪吹它、用手指和机械臂按压它、用手指轻轻触摸它，甚至用手术刀切开它。研究团队利用这些测试中收集的数据训练机器学习模型，使机械手能够识别不同类型触觉的含义。
“我们能从这些材料中提取大量信息——它们可以非常快速地进行数千次测量，”一位研究人员说，“它们在大面积表面上同时测量许多不同的事物。”
“虽然我们的机器人皮肤还达不到人类皮肤的水平，但我们认为它目前优于其他任何产品，”另一位研究人员表示，“我们的方法灵活且比传统传感器更易于构建，并且我们能够利用人类触觉针对一系列任务对其进行校准。”
未来，研究人员希望提高这种电子皮肤的耐用性，并在真实世界的机器人任务上进行进一步测试。
该研究得到了某机构全球研究 outreach 项目、某学会以及某工程与物理科学研究理事会的支持。某研究员是某学院的院士。FINISHED
