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慕尼黑工业大学: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


  来源: 传感器专家网 时间:2023-07-21 编辑:白芷
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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。


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。


“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。


关键词:传感器 皮肤传感器 慕尼黑工业大学    浏览量:11735

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