智东西（公众号：zhidxcom）
编译 | 铭滟
编辑 | 徐珊

智东西7月19日消息，据科技媒体TechXplore报道，慕尼黑工业大学（TUM）慕尼黑机器人与机器智能研究所（MIRMI）的研究人员开发了一种皮肤传感器，并同时研发了制造该传感器的3D打印制造程序。

这些皮肤传感器几乎可以在任何类型的物体上使用，尤其可以应用于机器人和假肢上。该皮肤传感器由3D打印机制成，其原理是外层硅胶包裹液体导电材料，在触碰不同类型物体时，传感器的电阻发生变化从而获得压力和形状等数据。

一、皮肤传感器可塑性强，能附着在任意表面

研究人员Sonja Groß说，“在与环境交互的过程中，行动主体对环境的感知非常重要。”与对象交互时，主体需要感知的一个重要因素是外界物体的形状。慕尼黑机器人与机器智能研究所（MIRMI）的研究人员也说到：“对外界的感知判断决定了行动主体将如何执行任务。”除此之外，物体的物理特性会影响主体如何抓取和操纵它们，例如硬度和柔韧性等。

机器人和假肢的共通点是需要模拟人体感觉运动技能，例如手的感觉运动技能。在机器人技术中，力和扭矩传感器（force and torque sensors）均集成于大多数设备中。这些传统传感器提供有关机器人系统与其周围环境的感知反馈。然而，传统传感器难以定制任意外形，不能随意附加到任意对象表面。

▲图为Sonja Groß和Diego Hidalgo等人在2023年伦敦ICRA机器人会议的论文摘要

Sonja Groß和Diego Hidalgo在2023年伦敦ICRA机器人会议上介绍了他们的研究成果——一种可以包裹在物体上的、柔软的、类似皮肤的传感器。Sonja Groß和Diego Hidalgo的研究小组还开发了一个框架，可以尽可能自动化皮肤传感器的生产过程。Hidalgo说：“我们先用软件构建皮肤传感器的整体结构，然后将数据输入3D打印机，用3D打印机完成结构制作。”

3D打印机会将导电物质注入液态硅胶中。硅胶变硬后，导电物质被硅胶包围并保持液态。当传感器被挤压或拉伸时，传感器的电阻就会发生变化。Hidalgo解释称：“这样我们就能得知主体表面被施加了多少压缩力或拉伸力。我们利用这一原理来了解与物体间的相互作用，尤其是学习如何控制机器人或假肢的人造手。”

二、皮肤传感器可适应不同表面

该皮肤传感器的亮点在于，嵌入硅胶中的传感器可以适应不同表面（例如手指或手）。与此同时，它还可以提供用于与环境交互的精确数据。

▲图为皮肤传感器示意

“这些柔软的皮肤传感器为人工智能的高级触觉传感开辟了新的途径。”慕尼黑机器人与机器智能研究所执行主任Sami Haddadin教授说。皮肤传感器能够即时反馈有关压缩力和变形的宝贵数据。这扩大了机器人和假肢等物体的感知范围，使机器交互可以更灵敏更复杂。

Haddadin解释说：“皮肤传感器或许会在机器人、假肢和人机交互等行业掀起一场革命，因为它可以为任意物体和机器创建无线和可定制的传感器。”

结语：皮肤传感器将为机器人和假肢领域带来新的可能

慕尼黑机器人与机器智能研究所（MIRMI）的研究人员研发的皮肤传感器通过硅胶包裹导电材料的设计，让传感器突破了两大困境：一是3D打印的硅胶制品可以附着在任意表面，适用范围更广；二是导电材料的电阻可因外界压力发生变化，从而获取更灵敏的数据。

结合上述改进，该技术不仅可以用于机器人制造，实现更为灵敏和精确的动作控制，也可以用于假肢制造，辅助假肢患者的肢体感觉恢复，帮助他们恢复正常生活。除此之外，未来该皮肤传感器或许还可以应用于其他需要灵敏数据传导的领域。

来源：TechXplore