紅外LED和太陽能電池助力,機器人無需感測器即可獲得觸覺

外媒報導,英國格拉斯哥大學(University of Glasgow)研究團隊開發首個可產生能量的電子皮膚原型,無需使用專門觸摸感測器就能獲得觸覺回饋。

稍早格拉斯哥大學研究團隊在《IEEE機器人學彙刊》(IEEE Transactions on Robotics)發表研究論文,描述不使用專門設計的昂貴觸摸感測器條件下,覆蓋柔性太陽能皮膚的機器手如何與其他物體互動。

首先,將微縮化的太陽能電池陣列整合於柔性聚合物表面,做到雙用途。電池提供充足能量驅動控制機器手活動的微執行器;同時透過測量太陽能電池輸出變化,電池為機器手提供獨特的觸覺回饋。

當物體靠近電池表面,到達表面的光線就會減少,電池產生的能量隨著光線變暗而降低。當物體觸摸並覆蓋機器手時,電池能量降為零。且智慧說明每個電池產生的能量水準後,機器手皮膚就能檢測出靠近物體的形狀。

(圖片來源:格拉斯哥大學)

除了太陽能電池,紅外LED也扮演重要角色。此方案將一組簡單LED整合於太陽能電池之間,向物體發射紅外光。透過測量光從物體反射所需的時間,皮膚能感應物體和機器手的距離。

結合太陽能電池和紅外LED收集到的訊息,皮膚處理器可推斷物體的距離、位置和邊緣,並複製許多相關參數。相比之下,使用傳統方法則需更多傳統觸摸感測器才能測量參數。以上所有數據有助於機器手抓住物體,如橡皮球。

研究團隊負責人表示,這是全球首個能產生能量的電子皮膚,無需專門觸摸感測器就能提供觸覺回饋。皮膚本身就是能量來源,能驅動手臂及附著表面的裝置。且電池產生的能量可存儲在裝置,如研究團隊開發與皮膚搭配使用的柔性超級電容器,因此電池無需一直暴露在太陽光下才能工作。

這項研究意味著距離全自主驅動義肢又近了一步,全自主驅動義肢的柔性皮膚由相對更低成本的器件製成。有了皮膚內建感應能力,皮膚甚至能在接觸物體前就辨識出來。

研究團隊還嘗試把機器手裝到機器人手臂,類似汽車製造工廠的機器人。當感應到不想接觸的物體時,機器手皮膚感測器會停止活動。基於此,研究團隊認為此技術有望防止工業事故。(LEDinside Janice編譯)

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