科学家们创造了人造指尖，使机器人具有接近人类的触觉，但它们往往会失败得很惨。现在，工程师们想出了一个人造指尖来克服这个限制。这一进步使机器能够像人类指尖一样感知这些表面的纹理。伦敦大学学院的触觉研究员MandayamSrinivasan表示，研究人员正在“拉近自然触觉和人工触觉的领域……这是改善机器人触觉的必要步骤”。据悉，他并未参与这项工作。长期以来，工程师们一直在寻求让机器人像人类一样灵巧。一种方法是为它们配备人造神经。但是“机器人触觉的当前状态通常远不如人类的触觉能力，”Srinivasan说。因此，当布里斯托大学的研究人员在2009年着手设计人造指尖时，他们以人体皮肤为指导。他们的第一个指尖是手工组装的，大约有汽水罐那么大。到2018年，他们转向3D打印。这使他们有可能将指尖及其所有组件制作成成人大脚趾的大小，并更容易地创建一系列接近人类皮肤多层结构的层。最近，科学家们在指尖添加了一个神经网络，他们称之为TacTip。这些神经网络帮助机器人快速处理它感知到的东西并做出相应的反应——看起来就像一个真正的手指。在我们的指尖，当皮肤接触到物体时，一层神经末梢会变形，并告诉大脑正在发生什么。这些神经发送“快速”信号以帮助我们避免掉落东西，或发送“慢速”信号以传达物体的形状。TacTip的等效信号来自橡胶表面下方的一排针状突起，触摸表面时会移动。阵列的针头就像刷子的刷毛：坚硬但可弯曲。在这个阵列之下，除其他外，还有一个摄像头，用于检测销钉何时以及如何移动。引脚弯曲的程度负责慢信号，弯曲的速度负责快信号。神经网络将这些信号转化为指尖运动，例如使其握得更紧或调整指尖的角度。“我们的很多触觉是由（皮肤的）机械结构形成的，”芝加哥大学研究触觉神经元基础的神经科学家SlimanBensmaia说。“这种方法的作用是真正解决这个问题。”在新作品Now中，布里斯托大学的工程师内森·莱波拉(NathanLepora)及其同事以研究人员评估人的触觉的相同方式测试了人工尖端。当指尖接触到具有不同高度和密度的接缝和脊的灯芯绒类材料时，他们测量了相机的输出。该团队在《Journal of the Royal Society Interface》中报告说，人造指尖不仅能够检测到间隙和脊线，而且其输出与经过类似测试的人类指尖中的神经元信号模式密切相关。然而，人造指尖不如真正的McCoy灵敏。Lepora指出，人类可以检测到与铅笔芯一样窄的间隙，而TacTip需要两倍的宽度才能注意到它。但他认为，当他和他的同事开发出更薄的外表面时，情况会有所改善。在第二个项目中，Lepora的团队为TacTip添加了更多引脚和麦克风。麦克风模仿我们皮肤深处的另一组神经末梢，当我们的手指划过表面时，它们会感知振动。众所周知，这些神经末梢可以增强我们感受表面粗糙度的能力。当研究人员测试增强的指尖区分13种织物的能力时，麦克风也做了同样的事情。Lepora指出，再次，来自麦克风和摄像机的信号模仿了人类手指在进行此测试时记录的信号。这些研究给Ko?大学从事可穿戴传感器研究的机械工程师LeventBeker留下了深刻印象。“机械手（现在）可以像人的手指一样感知压力和纹理信息。”“这是一种非常有趣的方法，我认为以前没有人采用过，”Bensmaia补充道。“这很酷……”然而，人造指尖和天然指尖发出的信号并不完全相同，因为信号在真实皮肤中的传输更强。它只是适度的皮肤状。尽管如此，Bensmaia认为指尖可以帮助机器人检测、拾取和操纵物体。他指出，可变形的橡胶指尖应该能为仿生手提供一条腿，或者比目前僵硬的金属手指更好。有脚趾和脚趾的装置更有利。今天的机器人必须经过精确编程才能安装特定的汽车部件，而且它们就像护手一样，很难抓住钢笔或牙刷等硬物。Lepora指出，像TacTip一样，TacTip的指尖可以让机器人和假肢无需改造就可以处理各种形状和大小的物体。但Bensmaia指出，目前还不清楚它可以小型化到什么程度。Lepora对TacTip的缩小持乐观态度。相机和麦克风的尺寸一直在缩小，改进的3D打印技术正在使更薄的层成为可能。他和Bensmaia都认为，这种更小的设备可能更接近人类的“感觉”，因为它们将能够检测到更精细的纹理，从而带来更多的灵巧性。康奈尔大学材料科学家罗伯特·谢泼德(RobertShepherd)说，从根本上说，这项研究有助于展示人类触觉的工作原理。Lepora和他的同事基本上已经弄清楚了皮肤的神经末梢如何转化它们的感觉，他说，使手指能够抓住从我们手指中滑过的球，或者在不打开折纸纸鹤的情况下拿起它。壁球。
