近日，史丹福大學研發了一款觸覺反饋手套，能夠顯著提高機器人的靈活性，給機器人帶來和人類一樣的觸覺。如此一來，機器人能夠更好地為人類服務，大幅提高工作效率。
史丹福大學化學工程系教授鮑哲南及其團隊發表在《科學機器人(Science Robotics)》上的一篇論文中，他們證明了觸覺手套上搭載的傳感器能夠允許機器人手臂去觸碰易碎的樹莓，也可以拿起桌球，但機器人並不會將樹莓和桌球擠爆。
位於手套指尖的傳感器能夠同時感應壓力的強度和方向，以模擬人類手指的運動，提高靈活度和靈敏度。他說道：「這項技術幫助我們發現了在未來某一天使機器人模擬如人類皮膚一樣的感知能力的可能性。」
模擬人體手指運功
這種觸覺手套旨在模擬人體皮膚層的工作方式，從而為手套帶來超凡的靈活度。我們外層皮膚充滿了「傳感器」（感覺神經），可以檢測壓力，熱量和其他刺激。而這款手套搭載了觸覺傳感器」，能夠感知手指和手掌的壓力，並能夠與名為棘層的皮膚子層一起工作。
位於皮膚基底層前面的棘層至關重要。當我們的手指觸碰一件物品時，皮膚外層將更接近於棘層。位於棘層最上方的感覺神經將能知覺到輕微的觸感。更強烈的壓力將迫使皮膚外層進一步靠近棘層，觸發更多的感覺神經，從而引發更強烈的觸感。
博士後學者Clementine Boutry與碩士研究生Marc Negre共同帶領團隊開發了模仿這種人體機制的電子傳感器。手套指尖上的每一個傳感器由三個相互配合的柔性層構成。位於頂部和底部的柔性層具有電活性。
研究人員在這兩個層各鋪設了一排電線，然後將這些線相互垂直，形成密集的小傳感像素陣列。底層可將壓力的強度和方向映射到垂直網格上的特定點，使其就像人類的皮膚一樣。這種感知能力是我們能用拇指和食指將雞蛋輕輕夾起的部分原因。
中間的橡膠絕緣體簡單地保持頂層和底層電極分開。但是這種分離是至關重要的，因為接近而沒有接觸的電極可以存儲電能。當機器人手指向下壓，將上電極擠壓到更靠近底部時，儲存的能量會增加。
鮑教授表示，通過適當的編程，一隻戴著這種觸覺感應手套的機械手可以完成一些重複性的工作，比如把雞蛋從傳送帶上拿下來並放進紙盒裡。
研究測試
為了測試他們的技術，研究人員將他們的三層傳感器放在橡膠手套的手指上，並將手套戴在機器人手上。最終目標是將傳感器直接嵌入到機器人手的皮膚狀覆蓋物中。在一項實驗中，他們編寫了戴手套的機器人手輕輕觸摸樹莓而不損壞它。他們還通過使用傳感器檢測適當的剪切力來抓住球而不掉落球，然後對戴手套的手進行編程以提升並移動桌球而不將其擊碎。
鮑教授及其團隊的最終目標是，開發出一種無需預先編程，即可自動施加適當力量並安全地處理物體的先進手套。鮑哲南教授表示：「我們可以給機器人編程，讓它在不壓碎樹莓的情況下觸摸樹莓，但距離機器人能觸摸到樹莓並檢測出它是樹莓，然後把它撿起來，我們還有很長的路要走。」
研究人員正在完善技術，以支持其自動控制傳感器。如果能夠實現，穿戴這種手套的傳感器將能靈活地用拇指和食指來握持樹莓，並且不會擠碎或脫落。
在未來，這項技術也可以應用於機器人輔助手術，因為手術中精確的觸碰控制非常重要。