紅外LED和太陽能電池助力，機器人無需傳感器即可獲得觸覺

據(jù)外媒報道，英國格拉斯哥大學(xué)（University of Glasgow）的研究團隊開發(fā)了首個可產(chǎn)生能量的電子皮膚原型，無需使用專門的觸摸傳感器就能獲得觸覺反饋。

早前，格拉斯哥大學(xué)的研究團隊在《IEEE機器人學(xué)匯刊》（IEEE Transactions on Robotics）上發(fā)表了一篇研究論文，描述了在不使用專門設(shè)計的昂貴觸摸傳感器的條件下，一個覆蓋柔性太陽能皮膚的機械手如何與其他物體進行交互。

首先，將微縮化的太陽能電池陣列集成在柔性的聚合物表面上，實現(xiàn)雙用途。電池提供充足的能量來驅(qū)動控制機械手活動的微執(zhí)行器；同時，通過測量太陽能電池輸出的變化，電池為機械手提供獨特的觸覺反饋。

當(dāng)物體靠近電池表面時，到達其表面的光線就會減少，電池產(chǎn)生的能量隨著光線變暗而降低。最終，當(dāng)物體觸摸并覆蓋機械手時，電池能量降為零。并且，通過對每個電池產(chǎn)生的能量水平進行智能說明，機械手皮膚能夠檢測出靠近物體的形狀。

圖片來源：格拉斯哥大學(xué)

除了太陽能電池以外，紅外LED也扮演著重要角色。此方案將一組簡單的LED集成于太陽能電池之間，向物體發(fā)射紅外光。通過測量光從物體反射所需的時間，皮膚能夠感應(yīng)出物體和機械手之間的距離。

結(jié)合太陽能電池和紅外LED收集到的信息，皮膚處理器可推斷出物體的距離，位置和邊緣，并復(fù)制許多相關(guān)參數(shù)。相比之下，使用傳統(tǒng)方法則需要更多的傳統(tǒng)觸摸傳感器才能測量這些參數(shù)。以上所有數(shù)據(jù)有助于機械手抓住物體，比如橡皮球。

研究團隊負責(zé)人表示，這是全球首個可以產(chǎn)生能量的電子皮膚，無需專門的觸摸傳感器就能提供觸覺反饋。皮膚本身就是能量來源，能夠驅(qū)動手臂及附著于其表面的裝置。而且，電池產(chǎn)生的能量可存儲在裝置里面，例如研究團隊開發(fā)用來與皮膚搭配使用的柔性超級電容器，因此電池?zé)o需一直暴露在太陽光下才能工作。

這項研究意味著距離實現(xiàn)全自主驅(qū)動假體又近了一步，全自主驅(qū)動假體的柔性皮膚由相對更低成本的器件制成。有了皮膚內(nèi)置的感應(yīng)能力，皮膚甚至能在接觸物體之前就能辨別出來。

據(jù)介紹，研究團隊還嘗試把這個機械手應(yīng)用到機器人手臂上，類似于汽車制造工廠里的機器人。當(dāng)感應(yīng)到不想接觸的物體時，機械手皮膚的傳感器會停止手臂活動?；诖?，研究團隊認為該技術(shù)未來有望防止工業(yè)事故。