仿生手指，触摸就可以感知物体结构

文/陈根

仿生传感器是一种具有超灵敏、低功耗、自适应等显着特点的特殊的传感器。在仿生传感器系统的帮助下，人类的感知可以被量化，机器可以被赋予特定的感知，因此，仿生传感器也在智能机器人领域得以广泛运用。

就像我们用手指触摸自己的身体时，不仅能感觉到皮肤的质地，还能感觉到皮肤下骨骼的轮廓一样，近年来，全球众多机器人专家都在尝试开发出一种可以复制人类触觉的机器人系统。近日，一项发表于Cell Reports Physical Science的研究，就展示了一种以人类手指为灵感的仿生传感器，它可以通过触摸复杂物体的外部表面来创建其内部形状和纹理的3D地图。

来自中国江门五邑大学的研究人员创造的这种机器人手指，看起来更像一把纹身枪，而不是一个手指。它的工作原理是用一个小针状的尖端反复刺入一个表面，并沿着该区域来回扫描。针尖由碳纤维制成，当它们遇到较软和较硬的材料时，会或多或少地被压缩。每“触摸”一次，碳纤维就会被压缩一次，压缩的程度提供了物体相对硬度或柔软度的信息。这些信息连同位置信息一起被传送到电脑上，并以3D图像的形式显示在屏幕上。

在测试中，手指被呈现出各种结构来映射。其中包括一个覆盖着一层软硅胶的硬质字母“A”，以及其他各种从软到硬的形状，也被包裹在硅胶中。该手指不仅能够轻松地映射出坚硬的字母“A”的形状，而且还能成功地识别出软硅胶下的柔软形状。

此外，为了了解仿生手指在绘制人类地图方面的表现，研究小组创建了由人工骨骼和硅胶制成的“肌肉”组织组成的结构。然后他们发现，探针的触感足够敏感，甚至可以找到嵌入人工组织中的模拟血管。未来，类似于医生的触诊，仿生手指甚至可以识别人体的简单组织结构。