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

2020-12-03 LEDinside

據外媒報導，英國格拉斯哥大學（University of Glasgow）的研究團隊開發了首個可產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，格拉斯哥大學的研究團隊在《IEEE機器人學彙刊》（IEEE Transactions on Robotics）上發表了一篇研究論文，描述了在不使用專門設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，實現雙用途。電池提供充足的能量來驅動控制機械手活動的微執行器；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。

當物體靠近電池表面時，到達其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。最終，當物體觸摸並覆蓋機械手時，電池能量降為零。並且，通過對每個電池產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

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集成於太陽能電池之間，向物體發射紅外光。通過測量光從物體反射所需的時間，皮膚能夠感應出物體和機械手之間的距離。

結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，並複製許多相關參數。相比之下，使用傳統方法則需要更多的傳統觸摸傳感器才能測量這些參數。以上所有數據有助於機械手抓住物體，比如橡皮球。

研究團隊負責人表示，這是全球首個可以產生能量的電子皮膚，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，能夠驅動手臂及附著於其表面的裝置。而且，電池產生的能量可存儲在裝置裡面，例如研究團隊開發用來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實現全自主驅動假體又近了一步，全自主驅動假體的柔性皮膚由相對更低成本的器件製成。有了皮膚內置的感應能力，皮膚甚至能在接觸物體之前就能辨別出來。

據介紹，研究團隊還嘗試把這個機械手應用到機器人手臂上，類似於汽車製造工廠裡的機器人。當感應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。基於此，研究團隊認為該技術未來有望防止工業事故。（LEDinside Janice編譯原創來源https://www.ledinside.cn/news/20201201-48573.html）

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