科學家發明了可用於機器人的人造面板

編譯：馬豐敏

在過去的幾十年裡，機器人專家和計算機科學家開發了人工系統，以越來越現實的方式複製生物功能和人類能力。這包括人工智慧系統，以及可以捕獲各種型別的感官資料的感測器。

在試圖理解物體的特性以及如何抓住或處理它們時，人類通常依賴於他們的觸覺。因此，複製人類觸覺的人工感測系統具有重要價值，因為它們可以開發效能更好、反應更靈敏的機器人、人工智慧系統或假肢。

韓國成均館大學和漢陽大學的研究人員最近建立了一種人工觸覺感測系統，該系統模仿人類透過觸覺識別周圍物體的方式。該成果論文發表在的Nature Electronics上，它使用感測器來捕獲與物體的觸覺特性相關的資料。

“我們報告了一種人工神經觸覺面板系統，該系統使用基於粒子的聚合物複合感測器和訊號轉換系統來模擬人類觸覺識別過程，”Sungwoo Chun 和他的同事在他們的論文中寫道。

生物感覺系統透過稱為體感轉導的過程將觸覺刺激轉化為動作電位。隨後，它們透過傳入神經將這些訊號傳輸到大腦。為了模擬人類的觸覺系統，Chun 和他的同事創造的人工神經觸覺面板利用對壓力和

振動

做出反應的感測器，在人類面板中複製慢適應

和快適應機械感受器的功能。他們收集的資料類似於人類感覺神經元收集的資訊；因此，它們最終會產生看起來像人類觸覺神經訊號的訊號。

研究人員建立的系統由 T

型面板

薄膜組成，其中導電壓阻和壓電顆粒排列在彈性聚合物基質中。這些薄膜超薄 （<120μm）、重量輕

（15 mg cm -2 ） 且具有粘性，因此非常類似於真實的人類面板。

為了評估他們的人造面板系統並證明它可以整合到真實的生物系統中，研究人員在一系列小鼠實驗中對其進行了評估。這些實驗包括傳入神經的體外傳遞測試和透過刺激傳出神經進行的體內肌肉反應測試。這兩個實驗的結果都非常有希望，證實了將系統整合到真實生物系統中的可能性。

“我們在體外測試中表明，輸出訊號透過傳入觸覺小鼠神經纖維的無失真傳輸是可能的，並且在體內測試中，訊號可以刺激大鼠運動神經以誘導後肢肌肉收縮，” Chun和他的同事在他們的論文中解釋到。

除了透過將人造面板與真實生物系統整合來測試他們的人造面板外，研究人員還評估了其分析和識別表面紋理的能力。為此，他們在 T 型

面板

裝置上層壓了模仿人類指尖結構的人造脊。他們發現該系統可以感知複雜的紋理圖案。此外，該團隊將其與可以對錶面結構進行分類的深度學習技術相結合，實現了驚人的 99。1% 的紋理分類準確率。

研究人員在他們的論文中解釋說：“我們使用我們的觸覺感測系統開發了一種人造手指，它可以透過將感測器訊號與深度學習技術相結合來學習對精細和複雜的紋理進行分類。””該方法還可用於基於訓練模型預測未知紋理。”

未來，這組研究人員開發的人工觸覺感測系統可以與現有或新開發的機器人系統整合，以複製人類的觸覺。這可以顯著提高他們在涉及觸控、抓取和操縱物體的任務中的表現。

這項技術可以應用在工業機器人，以及智慧家居機器人當中，也可以利用其製造假肢，或者作為計算機外設感測器使用。