红外LED和太阳能电池助力,机器人无需传感器即可获得触觉
2020-12-01 11:18 [编辑: Andygui]

据外媒报道,英国格拉斯哥大学(University of Glasgow)的研究团队开发了首个可产生能量的电子皮肤原型,无需使用专门的触摸传感器就能获得触觉反馈。

早前,格拉斯哥大学的研究团队在《IEEE机器人学汇刊》(IEEE Transactions on Robotics)上发表了一篇研究论文,描述了在不使用专门设计的昂贵触摸传感器的条件下,一个覆盖柔性太阳能皮肤的机械手如何与其他物体进行交互。

首先,将微缩化的太阳能电池阵列集成在柔性的聚合物表面上,实现双用途。电池提供充足的能量来驱动控制机械手活动的微执行器;同时,通过测量太阳能电池输出的变化,电池为机械手提供独特的触觉反馈。

当物体靠近电池表面时,到达其表面的光线就会减少,电池产生的能量随着光线变暗而降低。最终,当物体触摸并覆盖机械手时,电池能量降为零。并且,通过对每个电池产生的能量水平进行智能说明,机械手皮肤能够检测出靠近物体的形状。

图片来源:格拉斯哥大学

除了太阳能电池以外,红外LED也扮演着重要角色。此方案将一组简单的LED集成于太阳能电池之间,向物体发射红外光。通过测量光从物体反射所需的时间,皮肤能够感应出物体和机械手之间的距离。

结合太阳能电池和红外LED收集到的信息,皮肤处理器可推断出物体的距离,位置和边缘,并复制许多相关参数。相比之下,使用传统方法则需要更多的传统触摸传感器才能测量这些参数。以上所有数据有助于机械手抓住物体,比如橡皮球。

研究团队负责人表示,这是全球首个可以产生能量的电子皮肤,无需专门的触摸传感器就能提供触觉反馈。皮肤本身就是能量来源,能够驱动手臂及附着于其表面的装置。而且,电池产生的能量可存储在装置里面,例如研究团队开发用来与皮肤搭配使用的柔性超级电容器,因此电池无需一直暴露在太阳光下才能工作。

这项研究意味着距离实现全自主驱动假体又近了一步,全自主驱动假体的柔性皮肤由相对更低成本的器件制成。有了皮肤内置的感应能力,皮肤甚至能在接触物体之前就能辨别出来。

据介绍,研究团队还尝试把这个机械手应用到机器人手臂上,类似于汽车制造工厂里的机器人。当感应到不想接触的物体时,机械手皮肤的传感器会停止手臂活动。基于此,研究团队认为该技术未来有望防止工业事故。(LEDinside Janice编译)

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