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更像人類了,這項技術讓機器人也能具備「手感」

2024-08-24科技

目前,即使是最先進的機器人在感知人類觸覺方面也存在困難。你通常需要一台平板電腦才能與它們進行有效的互動。但這種情況可能很快就會發生改變,因為機器人現在可以在不借助高科技人造皮膚的情況下感知觸覺。這是機器人向能夠更直觀地與人類互動邁出的重要一步。

想要理解由德國航空航天中心領導並於近日發表在 Science Robotics 期刊上的這種新方法,可以嘗試結合我們自己的身體感知觸覺的兩種不同方式。如果你將左手掌朝上並輕輕按壓左手小指,你可能首先會透過指尖的皮膚辨識出這種觸覺感受。這是有道理的,畢竟僅僅在你的手和手指上就有數千個感受器。機器人工程師經常嘗試透過人造皮膚為在機器人表面覆蓋這些傳感器,但這些傳感器不但成本高昂,而且在承受沖擊或是抵抗惡劣環境等方面效果不佳。

但如果你用力按壓,你可能會感受到第二種感知觸覺的方式:透過指關節和其他骨骼。這種感覺,用機器人術語來說,是一種「扭矩感」,這正是研究人員在他們的新系統中重新創造出來的。

他們設計的機械臂包含六個傳感器,每個傳感器都可以記錄裝置任何部份所承受的極其微小的壓力。在精確測量該力的大小和角度後,一系列演算法可以繪制出人觸摸機器人的確切位置,並分析他們試圖傳達的具體資訊。例如,一個人可以用手指在機械臂表面的任何位置繪制字母或數位,機器人可以從這些動作中分析和解讀意圖。機械臂的各個部份也可以用作虛擬的按鈕。

德國航空航天中心研究員、該研究的主要作者 Maged Iskandar 表示,「這意味著整個機器人的表面基本上都變成了觸控式螢幕,但是沒有觸控式螢幕的成本、脆弱性和布線問題。」

「人機互動(人類可以與機器人互動並對其下達指令)仍然不是最佳的,因為人類還需要一個輸入裝置。」Maged Iskandar 說,「但是如果你能將機器人本身作為輸入裝置使用,那麽互動將會更加流暢。」

這樣的系統可以說是一種更經濟、更簡單的解決方案,它提供的不僅僅是觸覺,而是一種與機器人互動的新方式。對於像人形機器人這樣的大型電腦器人而言,這可能尤為重要,要知道這些機器人未來將繼續獲得數十億美元的風險投資。

Calogero Maria Oddo 是一名機器人專家,負責領導生物機器人研究所的神經-機器人觸覺實驗室,但並未參與這項工作。他說,這項研究結合了傳感器、優雅地使用數學來描繪觸覺,以及新的人工智慧方法將這一切結合在一起的方式,因此這項研究具有重要意義。在他看來,其商業套用可能會相當快,因為所需的投資更多的是軟體而不是硬體,畢竟硬體的成本要高得多。

不過,目前也存在一些問題。這套系統還無法同時處理兩個以上的觸摸點。在工廠車間等相對受控的環境中這可能不是問題,但在人機互動等難以預測的環境中它可能會帶來很多局限性。此外,與機器人進行觸摸互動所需的各種傳感器,盡管在市場上可以買到,但價格也可能高達數萬美元。

不過,總體而言,Calogero Maria Oddo 設想的未來是,基於皮膚的傳感器和基於關節的傳感器相結合,為機器人提供更加全面的觸覺。

「我們人類和其他動物已經整合了這兩種解決方案。我預計,機器人在現實世界中工作時也將采用這兩種技術,以安全、順暢地與世界互動並學習。」他說。

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