物理科技生物学-PHYICA

抓握或滑动:机器人需要人类的触觉

技术工程 2022-02-17 21:54:13

Grip or slip; robots need a human sense of touchCredit:Delft University of Technology人类如何能即时估计冲浪高手的滑溜度,并调整他们的抓地力,例如,当拿起一个湿玻璃时?代尔夫特理工大学的研究人员与法国和澳大利亚的同事一起证明,指尖皮肤的(径向)应变与初次接触时的滑溜感有关。机器人技术可以利用这些信息,例如改善假肢和抓手。研究结果已经在PNAS发表。“人类有非凡的能力去抢劫和操纵各种各样的物体,不管它们有多脆弱、多重或多滑。代尔夫特理工大学的研究员兼第一作者劳伦斯·威尔梅特和米歇尔·维尔特勒斯基(首席研究员)说:“我们举起杯子喝水,不管杯子是空的还是满的,也不管杯子是干的还是湿的。”。为了获得正确的握力,我们的神经系统会估计物体表面的滑度。如果表面由光滑的丝绸制成,我们提供更大的抓地力,但是如果表面由砂纸制成,我们提供更小的抓地力,因为它提供更好的抓地力。“这些信息在我们第一次触摸物体的瞬间就存在了。已经表明,与表面接触仅100毫秒就足以开始调整指尖的摩擦力。”

然而,无论是在神经科学还是在工程学科中,如何仅从指尖皮肤变形来估计摩擦力而不产生滑动都是不了解的。造成这种惊人表现的机制还远不清楚。

Grip or slip; robots need a human sense of touchCredit:Delft University of Technology“在这项研究中,我们因此开发了一种摩擦调制装置,用于研究物体在初次接触时的摩擦特性对人类的影响,”Willemet说。

研究人员要求参与者主动压下一块玻璃板,并估算其摩擦阻力。pla te对皮肤的摩擦阻力受到控制(通过超声波润滑),允许周围环境保持不变。

通过这些实验,科学家们确定了皮肤变形和参与者感知摩擦的能力之间的联系。“我们证明,指尖皮肤的(径向)应变与初次接触时的滑溜感有关。”

在机器人和遥操作领域,用一种微妙的触觉进行抓取在今天仍然是一个主要的挑战。根据Willemet的说法,这项研究的发现可以改善触觉人机交互,并可以为机器人或假肢的高级触觉传感器的设计提供信息,因为它可以做出反应。事实上,gro up正在研究一种人工触觉传感器,它可以检测这种变形,并将从人类的触觉中获得灵感来控制机器人假肢和抓取器。

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