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神经般的“光学花边”为机器人带来人情味

2019-09-12 12:12:51来源:

一种新的合成材料可以创建一个类似于生物神经系统的相关感官网络,可以使软机器人感知它们如何与环境相互作用并相应地调整它们的行为。

可伸缩的光学花边材料由博士开发。学生Patricia Xu通过康奈尔大学有机物机器人实验室。

“我们希望有一种方法来测量高度可变形物体的应力和应变,我们希望使用硬件本身,而不是视觉,”实验室主任Rob Shepherd说,机械和航空航天工程副教授和论文的高级作者。“从生物学角度考虑这个问题的一个好方法。一个盲人仍然可以感觉到,因为他们的手指传感器会在手指变形时变形。机器人现在没有这种感觉。”

Shepherd的实验室以前创造了使用光纤检测这种变形的感官泡沫。对于光学花边项目,徐使用了由3D打印聚氨酯制成的柔性多孔网格结构。她用含有十几个机械传感器的可拉伸光纤穿过其核心,然后连接LED灯照亮光纤。

当她在各个点按下晶格结构时,传感器能够精确定位光子流的变化。

“当结构变形时,输入线和输出线之间会有接触,并且光线会跳入结构中的这些输出回路,这样你就可以知道接触发生的位置,”徐说。“这种强度决定了变形本身的强度。”

Shepherd说,光学花边不会被用作机器人的皮肤涂层,但更像是肉体本身。装有这种材料的机器人将更适合医疗保健行业,特别是寿命终止和临终关怀以及制造业。

虽然光学花边的灵敏度不如人类指尖那么敏感,但是人体指尖充满了神经感受器,但是这种材料对人体的背部更敏感。这种材料也是可以清洗的,这导致了另一种应用:Shepherd的实验室已经成立了一家初创公司,将Xu的传感器商业化,制作出可以测量人体形状和运动的服装,用于增强现实训练。