机器人工程中最大的挑战之一是模仿人类的触觉。对纹理和压力做出反应的能力对于诸如手术等精细任务至关重要。为此,研究人员开发了一种新型传感器,其触觉灵敏度与人类指尖相当,使其比以前的技术灵敏 50 倍。
该设备,一种所谓的电致发光薄膜,在受到压力时会发光。结果是触摸薄膜的任何物体的纹理的精细图像。内布拉斯加大学林肯分校的设计师 Vivek Maheshwari 和 Ravi Saraf 通过将一枚硬币压在设备上来演示了这种效果(见图)。由于传感器以光学图像的形式产生数据,因此可以通过简单地拍摄图像来快速轻松地收集数据。这代表了从触觉传感器收集信息的便利性和效率方面向前迈出的一大步。快速数据收集对于执行实时任务至关重要,例如用机械臂抓取工具。如果工具开始滑落,电致发光薄膜产生的图像会立即显示工具的运动,然后可以调整机器人的抓握力以防止其掉落。
今天发表在《科学》杂志上的这项新技术还优于早期技术,因为它具有自组装性。该薄膜由金和半导体纳米颗粒层组成,这些纳米颗粒是从溶液中产生的,因此可以构建该传感器以适应复杂的形状,例如机器人附肢或手术器械上的形状。 “你最终必须在非常弯曲的表面上制造设备,例如圆柱体或内窥镜。大多数现有技术都太僵硬;它们不会弯曲那么大,”Saraf 说。
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根据 Saraf 的说法,这项技术的下一步是尝试利用其灵敏度来区分手术中的癌细胞和正常细胞。通过用传感器“感觉”组织,外科医生有朝一日也许能够区分并仅切除病变细胞,而使健康的组织完好无损。未来,也可能使用类似的技术来检测温度和压力,从而提高红外摄像机和超声波扫描的分辨率。