虽然具有人类触感的机器人目前还不常见,但它们正在慢慢出现在公众视野中。多年来,重现人手触感的柔软度一直是仿人机器人科学家们面临的终极技术挑战。最近的创新有效地解决了这些限制,预示着一个机器人能够以更先进方式与人类互动的未来。
仿人机器人远非完美
机器人长期以来一直是冷酷、精确的机械化的代名词——是执行一系列预设任务的无灵魂机器。融入手势和自然语言处理等类人特征,彻底改变了人类与机器人互动的方式。
研究人员正以前所未有的方式突破机器人技术的界限,开发能够通过柔软触感与人类建立更好联系的机器。与其他形式的非语言沟通相比,触觉主要传达情感,能够引发广泛的反应,甚至产生各种体验。这一发展开启了由情感智能驱动的新型互动时代。
复制触觉细微差别的能力也扩展了当今仿人机器人可以执行的任务范围。一些公司已经开发出具有不断拓宽应用范围的机器人创新。
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1. 丰田的软体机器人
Punyo 拥有两条细长的手臂和一个装有柔性材料和触觉传感器的宽阔躯干框架,展现出先进的物体操纵能力,可以帮助人们处理日常事务。丰田研究所的团队致力于改进仿人机器人的全身操纵能力,同时保持平衡。
“Punyo” 意为可爱而坚韧——这个名字非常适合这个柔软、耐用、交互性强且能力出众的机器人。该机器人拥有柔软的四肢,内置传感器,使其能够适应它操纵的物体。
它的爪子由一个高摩擦力的乳胶气囊和一个高精度摄像头组成,该摄像头通过测量图案变形来适当施加力。因此,像沙滩球这样的柔软物体需要与木箱等硬质表面不同的压力才能握住。Punyo 可以感知这些差异并施加适当的抓握力。
2. 可控拥抱机器人
马克斯·普朗克智能系统研究所(Max Planck Institute for Intelligent Systems)的触觉智能机器人,通过提供温暖、深情的拥抱,将人机交互中的柔软触感提升到了新的高度。
HuggieBot 2.0 穿着灰色运动衫和一条长长的紫色裙子,礼貌地请求人类同伴拥抱。如果得到允许,机器人会根据人的体型充气其胸部和手臂,为温柔的拥抱做好准备。手臂上的传感器确保压力恰到好处,实现温暖而紧实的拥抱。HuggieBot 还可以感知对方是否回抱,使体验更加逼真。
能够感受并轻轻触摸人类同伴的机器,在物理治疗、培训辅助和康复等领域具有广泛的应用前景。
3. 柔软度渲染接口(SORI)
瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员在模拟各种机器人应用的柔软度感觉方面取得了长足的进步,包括手术和深海探索。
SORI 是通过大量研究实现的,旨在提高机器人对柔软度的触觉感知。机器人拥有由电机驱动的折纸关节,可以根据抓取的物体自动调整其柔韧性或硬度。
硅胶膜覆盖着关节,空气通过时会膨胀,使 SORI 能够重现各种表面的柔软度。材料的选择至关重要,因为硅橡胶以其回弹韧性而闻名——即在压缩后恢复原状的能力。
4. 软体机器人无需传感器即可感知事物
仿人机器人通常需要大量的传感器才能有效地与其环境互动。AMOLF 软体机器人物质小组(Soft Robotic Matter Group)的工程师们开发了无需内置传感器的软体执行器,它们可以感知事物。相反,研究人员测量了在处理不同物体时驱动机器人手指所需的内部气压。
这使得机器人能够以恰当的力度抓取物品,无论是过熟的西红柿还是仍附着在树上的坚硬水果。在农业领域,这些软体机器人手指可以提高工作效率并缩短收获时间。
由柔软触感仿人机器人组成的未来
仿人机器人领域正在快速发展,这在很大程度上得益于各种柔软触感技术的发展。这些能力正在拓宽机器人的使用范围,并增强交互以传达更多情感的细微差别。尽管挑战依然存在,但潜在的应用是巨大的,为在各行各业更广泛的应用打开了大门,并重塑了人类和机器在动态环境中协同工作的方式。
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文章来源
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《国际社会机器人学杂志》(International Journal of Social Robotics)。仿人机器人的触觉交互:对生理和主观印象的影响
The Robot Report。Punyo 是来自 TRI 的一款专为全身操纵设计的软体机器人
马克斯·普朗克学会(Max Planck Gesellschaft)。一位拥有温柔触感的机器人
Interesting Engineering。创新的触觉设备使机器人能够完美掌握柔软触感能力
Simtec。液体硅橡胶(LSR)材料指南
Vertical Farm Daily。软体机器人手指无需传感器即可小心挤压














