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研究人员发明可用人眼控制的机器人镜头

2019年08月19日 15:19 次阅读

据国外媒体报道,加州大学圣地亚哥分校的一组研究人员日前发明出一种柔性机器人镜头原型,它可以对眼球运动时产生的电视觉信号进行响应。该技术成熟后,未来镜头会根据人眼的运动实时进行调整和控制。当你阅读、看地图或眯着眼看地平线时,你的眼睛会不由自主地在瞬间对自身进行调整。这要归功于晶状体内的微小肌肉运动,它可以弯曲并改变晶状体的形状。

就像照相机对焦一样,这种结构允许我们调整进入眼睛的光量以及入射角度。因为光线会经过视网膜,在视网膜上被转换成电信号,最后通过神经传输到大脑。加州大学圣地亚哥分校的一组研究人员认为在不太遥远的未来,我们所佩戴的眼镜或者隐形眼镜可以理解这些眼球运动,根据眼部肌肉所产生的电信号对镜头进行实时调整。

根据加州大学圣地亚哥分校37岁的机械和航空航天工程教授蔡盛强(Shengqiang Cai,音译)的说法,这种所谓“可调节眼镜”会引发一个关于眼镜的新时代,其可以根据用户的眼球运动来进行实时调整,也可以让佩戴者通过眨眼等运动来控制镜片显示效果。其所在团队正在探索柔性机器人技术的新应用程序。

想象一下,眨两下眼睛就能让镜头放大或缩小;或者佩戴者向左,向右,向上或向下看,然后镜头就会跟随运动。该团队最近已经开发了一个柔性机器人镜头原型,它可以对眼球运动时产生的电视觉信号进行响应。其研究成果发表在最新一期的《Advanced Functional Materials》杂志上,详细介绍了“一种由电子光学信号控制的仿生柔性透镜”。

研究人员发明可用人眼控制的机器人镜头

蔡盛强解释说:“当你看近处或远处的东西时,你的眼睛会通过肌肉运动使晶状体变形。”“我们的柔性透镜依赖于一个非常相似的机制——一个简单的变形。我们使用的所谓人造肌肉是一种反应性聚合物,一旦施加电压,材料就会像真正的肌肉一样膨胀或收缩。”

他补充说:“一旦通电,这种材料的响应非常快——几乎是瞬间的。”蔡盛强说,其团队的目标是展示一个“柔性人机接口”,也就是说,机器人是由柔性材料制成的,能够与人类连接或进行控制。机器人专家表示,尽管刚体机器人技术的研究已经取得了很大进展,但用模拟生物体的材料制造机器有很多好处。

“大多数传统的机器人系统都是刚性的,也就是说它们是由金属结构组成的,需要一台计算机才能运行。”机器人专家指出,“而柔性机器人并不是由刚性骨架或具备相当机械强度的材料制成。它们刚性硬机器人更容易制造,成本也更低,能够做更复杂的运动,在人类周边使用更安全。”

研究人员认为,由于柔性机器人有挤入空隙的潜力,它们可能在搜救任务中发挥有效作用。同样的能力也可以使柔性机器人在侵入性手术或柔性防弹衣的开发中发挥作用。

今年早些时候,麻省理工学院和哈佛大学的研究人员表示,他们正在为人类开发一种新型柔性防弹衣,可以覆盖膝盖和肘部等关节。这种材料和制造汽车轮胎和花园软管用的工业橡胶一样坚韧,其灵感来自覆盖龙虾关节和腹部的坚韧灵活的薄膜状结构。

蔡盛强强调,历时两年的研究仍处于早期阶段,距离利用该技术推出商业化的隐形眼镜还有一段距离。他说,将来有一天,类似的技术可以对人体产生的信号做出反应,并被用于控制可以变形的假肢装置或柔性机器人。“与波士顿动力公司这样的公司相比,这个领域还处于起步阶段,还有很多问题需要解决。”蔡盛强指出,“我很高兴看到更多的创意和应用能让人们柔性软机器人的发展中受益。”

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