機器人工程中最大的挑戰之一是模仿人類的觸覺。對紋理和壓力做出反應的能力對於諸如手術等精細任務至關重要。為此,研究人員開發了一種新型感測器,其觸覺靈敏度與人類指尖相當,使其比以前的技術靈敏 50 倍。
該裝置,一種所謂的電致發光薄膜,在受到壓力時會發光。結果是觸控薄膜的任何物體的紋理的精細影像。內布拉斯加大學林肯分校的設計師 Vivek Maheshwari 和 Ravi Saraf 透過將一枚硬幣壓在裝置上來演示了這種效果(見圖)。由於感測器以光學影像的形式產生資料,因此可以透過簡單地拍攝影像來快速輕鬆地收集資料。這代表了從觸覺感測器收集資訊的便利性和效率方面向前邁出的一大步。快速資料收集對於執行即時任務至關重要,例如用機械臂抓取工具。如果工具開始滑落,電致發光薄膜產生的影像會立即顯示工具的運動,然後可以調整機器人的抓握力以防止其掉落。
今天發表在《科學》雜誌上的這項新技術還優於早期技術,因為它具有自組裝性。該薄膜由金和半導體奈米顆粒層組成,這些奈米顆粒是從溶液中產生的,因此可以構建該感測器以適應複雜的形狀,例如機器人附肢或手術器械上的形狀。 “你最終必須在非常彎曲的表面上製造裝置,例如圓柱體或內窺鏡。大多數現有技術都太僵硬;它們不會彎曲那麼大,”Saraf 說。
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根據 Saraf 的說法,這項技術的下一步是嘗試利用其靈敏度來區分手術中的癌細胞和正常細胞。透過用感測器“感覺”組織,外科醫生有朝一日也許能夠區分並僅切除病變細胞,而使健康的組織完好無損。未來,也可能使用類似的技術來檢測溫度和壓力,從而提高紅外攝像機和超聲波掃描的解析度。