剑桥大学开发出具有触觉感应功能的新型水凝胶皮肤

几十年来，机器人专家一直致力于研发在外观和功能上都能模仿人类的机器人。近期的技术进步为类人机器人带来了新的前景，例如使用改进的传感器和柔软的人造皮肤。

剑桥大学仿生机器人实验室的研究人员在此方面取得了重要进展，开发出一种基于水凝胶的皮肤，通过使用一系列基于电极的硬件系统和无模型计算方法重建触觉刺激，能够使机器人检测损伤、感知物体或人类的触摸，并监测其周围环境。

水凝胶是一种不溶于水但含有大量水分的凝胶，具有很好的柔韧性和生物相容性。研究人员利用专门开发的传感水凝胶作为皮肤的基础，将水凝胶材料与电阻抗断层扫描硬件相结合，该硬件使用安装在皮肤边缘的电极施加电流并测量电压，从而提供与皮肤状态有关的信息，推断人造皮肤被触摸的位置，以及是否有受损。

与传统的基于神经网络的人造皮肤系统不同，这种水凝胶皮肤不需要复杂的计算模型来分析电极数据，而是使用少量真实数据的简化方法为基于水凝胶的系统生成变形图。在初步评估中，研究人员发现基于水凝胶的系统明显优于基于传统神经网络的人造皮肤系统，在170毫米的圆形皮肤上实现了12.1毫米的平均分辨率。

目前为止，研究团队对这种新型水凝胶皮肤进行了三项实际应用测试，即损伤检测、环境监测和触觉刺激识别。该系统在所有三个应用中都表现良好，表明它有潜力提高应用于各种任务的软体机器人系统的能力。

研究团队表示，他们目前正在改进皮肤的形状和尺寸，使其能够感知更复杂的刺激。例如，将皮肤应用到机械手上，使它不仅能感知皮肤被触摸的位置和力度，还能感知机械手每个手指的位置以及手是否受损。