電子皮膚或成突破口

相比聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)，觸覺(jué)技術(shù)一直是機(jī)器人技術(shù)難以突破的短板。由于觸覺(jué)直接的是通過(guò)皮膚感知，所以電子皮膚成為觸覺(jué)研究者青睞的課題之一。

近，約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新的電子皮膚，可以通過(guò)感知刺激將信號(hào)傳遞給周圍神經(jīng)來(lái)重建觸覺(jué)。研究人員把電子皮膚套在受試者指尖，測(cè)試結(jié)果表明，受試者能夠?qū)怃J物體和圓滑物體表現(xiàn)出疼痛和非疼痛的反應(yīng)，說(shuō)明至少在部分功能上，這種電子皮膚稱得上成功。只不過(guò)其對(duì)溫度的感應(yīng)還不太靈敏，尚須改進(jìn)。

日前，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)與北京他山科技有限公司共同成立人工智能觸覺(jué)傳感聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，計(jì)劃研發(fā)一款人工智能觸覺(jué)芯片及通用解決方案。“基于脈沖神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，研發(fā)電容觸感技術(shù)，將之應(yīng)用到人工智能機(jī)器人的皮膚上，尤其是手和腳上，采用優(yōu)于目前通用的深度學(xué)習(xí)算法，提取更為抽象的特征數(shù)據(jù)，使得AI可以快速實(shí)時(shí)作出決策，從而使機(jī)器人獲得與人類接近的觸覺(jué)感知，打通服務(wù)類機(jī)器人商業(yè)應(yīng)用的瓶頸。”他山科技公司總經(jīng)理孫滕諶介紹說(shuō)。

譚茗洲表示，加上人工智能算法的觸覺(jué)感知技術(shù)，與機(jī)器人結(jié)合，通過(guò)大數(shù)據(jù)收集信息，讓模擬現(xiàn)實(shí)的感受更真實(shí)。這種技術(shù)理論上非常有前景，有望開(kāi)發(fā)出虛擬智能觸摸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從手勢(shì)到壓觸的全智能感應(yīng)，讓AI擁有觸覺(jué)、滑覺(jué)、壓覺(jué)、濕覺(jué)、力矩覺(jué)等功能；同時(shí)還能研發(fā)出多種觸覺(jué)功能，讓AI能感知物體的溫度和重量等。

具有廣闊應(yīng)用前景

“先期的觸感技術(shù)開(kāi)發(fā)體現(xiàn)于觸覺(jué)反饋手套，能夠感受到‘手中’的虛擬物體，大多應(yīng)用在電子游戲中，創(chuàng)造真實(shí)的觸覺(jué)感受，而在人機(jī)交互中增加觸覺(jué)技術(shù)，能夠加強(qiáng)人們對(duì)機(jī)器的控制，將會(huì)有更為廣闊的應(yīng)用，大大促進(jìn)遠(yuǎn)程制造、醫(yī)療、教育、購(gòu)物等方面的發(fā)展。”譚茗洲指出。

據(jù)介紹，目前機(jī)器手主要應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境。一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)機(jī)器人手部設(shè)計(jì)常見(jiàn)的有兩類，廣泛的是“抓手”，由兩三個(gè)金屬制成的夾具組成，用于夾取物體；另一種則是特殊手部，像吸盤、磁吸裝置，實(shí)現(xiàn)特定物體的抓取，如在生產(chǎn)流水線上夾取零件，或在倉(cāng)庫(kù)、工廠里用吸盤吸住貨箱來(lái)搬貨。

在常見(jiàn)的微創(chuàng)手術(shù)中，由于切口實(shí)在是太小，外科醫(yī)生都恨不得拿放大鏡盯著看。2016年澳大利亞迪肯大學(xué)和哈佛大學(xué)專為腹腔鏡手術(shù)聯(lián)手打造一款微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人HeroSurg，讓醫(yī)生在遠(yuǎn)程手術(shù)中獲得觸覺(jué)。大量研究表明，給手術(shù)機(jī)器人添加觸覺(jué)反饋能提高手術(shù)度，減少組織損傷和手術(shù)時(shí)長(zhǎng)。觸覺(jué)反饋還可以讓醫(yī)生在VR手術(shù)中進(jìn)行*訓(xùn)練，同時(shí)體驗(yàn)到實(shí)際切割和縫合的感覺(jué)。

穿戴式觸覺(jué)設(shè)備可以通過(guò)震動(dòng)和用戶交流。神經(jīng)科學(xué)家大衛(wèi)·伊格曼團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)一種帶有32個(gè)震動(dòng)電機(jī)的背心——VEST。這種背心曾在科幻劇《西部世界》中出現(xiàn)過(guò)，能幫助角色發(fā)現(xiàn)正在接近的敵人。

目前，穿戴式觸覺(jué)設(shè)備有前景的應(yīng)用之一是把聲音轉(zhuǎn)化為觸覺(jué)，使聽(tīng)障人士更容易理解口語(yǔ)。同樣，各類視覺(jué)信息也能轉(zhuǎn)化為震動(dòng)，供盲人理解視覺(jué)世界。

觸覺(jué)式遠(yuǎn)程機(jī)器人則能實(shí)現(xiàn)安全的人機(jī)交互。這種技術(shù)結(jié)合高清視頻、音頻和交互式組件，在網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建一種*的“面對(duì)面”體驗(yàn)。卡爾伯森實(shí)驗(yàn)室正在開(kāi)發(fā)一種“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)觸覺(jué)”設(shè)備，能逼真模擬物體表面的粗糙度、硬度和光滑度。這種模擬并不依賴于復(fù)雜的算法和物理模型，只需收集物體劃過(guò)各種表面材料時(shí)的數(shù)據(jù)。如當(dāng)用筆劃過(guò)屏幕時(shí)，屏幕上就能獲得相應(yīng)的反饋——不同反饋對(duì)應(yīng)不同的紋理。未來(lái)其可應(yīng)用于在線購(gòu)物和虛擬博物館。