觸覺是人類感受世界的重要方式,但機(jī)器人的觸覺一直不夠敏感。機(jī)械手握瓶子時(shí),用力輕了握不住,用力重了很可能一下子捏爆,這成為機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中的痛點(diǎn)。不久前,港科大(廣州)訾云龍教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖期刊《先進(jìn)材料》上發(fā)表了最新研究成果,成功研制出全球首個(gè)亞毫米級(jí)分辨率的雙模態(tài)觸覺傳感器陣列。該技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)物體表面軟硬度分布的精細(xì)觸覺感知,使機(jī)器人獲得了接近人類指尖皮膚的感知與辨析能力。
近期,廣州科研機(jī)構(gòu)與科技企業(yè)在機(jī)器人的軟硬件領(lǐng)域都取得了一系列突破。2024年,訾云龍團(tuán)隊(duì)研制出了第一代雙模態(tài)觸覺傳感器陣列,并在期刊《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表相關(guān)成果。當(dāng)時(shí),該傳感器陣列的材料種類識(shí)別率達(dá)99.4%,材料軟硬度識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)100%。然而,陣列中單個(gè)觸感器的直徑達(dá)5毫米級(jí),無(wú)法在機(jī)器人手指的狹小面積上進(jìn)行高密度陣列排布。經(jīng)過(guò)一年多的努力,團(tuán)隊(duì)終于將傳感器直徑從5毫米降低至0.35毫米。
實(shí)現(xiàn)這一跨越離不開團(tuán)隊(duì)腳踏實(shí)地的努力和學(xué)??鐚W(xué)科的融合互助。傳感器尺寸每縮小一步,工藝難度便呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。傳感器陣列要做到平面與曲面的精密結(jié)合,團(tuán)隊(duì)需要將上百個(gè)亞毫米級(jí)的微型傳感單元排列整齊,每個(gè)單元都要獨(dú)立連接壓電與摩擦電兩層信號(hào)線,總計(jì)兩百余根導(dǎo)線,絕不能互相干擾。為了找到適合制造微柱陣列基底的材料,團(tuán)隊(duì)迭代了十幾種配方,經(jīng)歷了上百次失敗。最終,團(tuán)隊(duì)通過(guò)將皮秒紫外激光精密加工與高精度3D打印等尖端制造技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新融合,攻克了相應(yīng)的工藝集成難題,成功實(shí)現(xiàn)了觸覺傳感器單元的微型化。
實(shí)現(xiàn)這一突破后,團(tuán)隊(duì)積極推動(dòng)成果落地轉(zhuǎn)化。目前,觸感器陣列已有眾多應(yīng)用方向。將來(lái),人形機(jī)器人走入家庭,特別是實(shí)現(xiàn)照護(hù)老人小孩、做家務(wù)等功能,擁有觸感器陣列的機(jī)器人不再“毛手毛腳”,而是“抓穩(wěn)扶好”臥床老人。如果想讓人形機(jī)器人拿香蕉或水杯,也不用擔(dān)心它會(huì)捏爛或捏碎;讓機(jī)器人做家務(wù),也不用擔(dān)心它握不住拖把。觸感器陣列還能用于產(chǎn)品的溯源與防偽。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),廠商可制作一個(gè)獨(dú)特的物理指紋,這樣,裝有觸感器陣列的專業(yè)設(shè)備或機(jī)器人一摸,便能讀取信息,真假立判。在產(chǎn)品分揀上,觸感器設(shè)備也可以發(fā)揮作用。例如,水果的軟硬度往往代表它的成熟度,裝有觸感器的機(jī)器人可以從一堆水果中精準(zhǔn)挑出成熟度最佳的一顆。在工業(yè)領(lǐng)域,相關(guān)設(shè)備或機(jī)器人也可以采用合適的握力,對(duì)工具進(jìn)行操控。在醫(yī)療健康領(lǐng)域,觸感器設(shè)備還有望應(yīng)用于內(nèi)窺鏡,通過(guò)感知身體內(nèi)部組織硬度的細(xì)微差異,為早期診斷提供線索。
初冬時(shí)節(jié),兒童呼吸道疾病進(jìn)入高發(fā)期,各大醫(yī)院兒科門診量持續(xù)攀升
2025-11-13 13:10:08兒童呼吸道疾病進(jìn)入高發(fā)期專家建議