像波士顿动力公司这样的公司制造的双足人形机器人似乎每周都在进步，但它们仍然无法与它们最狂野的科幻灵感相媲美。它们尚未克服的主要障碍之一是像人类一样“感受”感官的能力。尽管研究人员已经尝试了各种传感器来赋予机器人一种粗糙的触感，但这些系统通常成本高昂、不准确，并且仅限于一次检测一种感觉。
但这可能即将改变。来自剑桥大学和伦敦大学学院的研究人员开发了一种新型的响应式“合成皮肤”。这种皮肤由一种单一的水凝胶制成，能够以更接近人类皮肤的方式检测触觉、压力、热、冷和损伤。
研究人员能够将这种凝胶铸成手模，然后像手套一样套在机器人手上。通过戴上这笨重的手套，机器人可以更准确地“感受”周围的世界。尽管仍处于早期阶段，研究人员表示，这种合成皮肤有一天可以帮助机器人在工厂、危险环境中更有效地工作，甚至协助进行灾难救援工作。这些发现已于本周发表在《科学机器人学》杂志上。
机器人领域的合成皮肤并非全新事物。早在 2016 年，研究人员就已经证明了在机器人指尖和手上使用小型传感器来帮助它们感知某些物体的形状和纹理的能力。但直到现在，这个过程很快就会变得非常复杂。能够同时感知热量和压力的机器人手需要两种不同类型的传感器——每种传感器都旨在检测特定的感觉。这些传感器会相互干扰，导致研究人员称之为“串扰”。这种混合信号也会降低感知的准确性，在某些情况下甚至会损坏传感器。在机器人手这样的小区域添加更多传感器也会增加复杂性，从而增加出错的可能性。
“为不同类型的触觉配备不同的传感器，会制造出复杂难制的材料，”首席作者兼剑桥大学教授 David Hardman 在一份声明中说。“我们希望开发一种解决方案，能够一次性检测多种触觉，但仅使用一种材料。”
研究人员旨在通过使用一种能够检测多种刺激的单一材料，来开发一种替代复杂的多传感器方法。为此，他们使用了一种柔软、可拉伸且导电的凝胶基水凝胶，它可以将热量和压力等物理输入转换为由计算机处理的电子信号。据研究人员称，凝胶本身能够通过材料内嵌的 860,000 个独立通路来检测信号。他们对合成皮肤进行了物理测试，将其暴露在不同级别的各种刺激下，以微调其响应能力。
相关：[实验室培育的、自愈合的人类皮肤，用于覆盖机器人面部]
这种合成皮肤还可以被融化并重塑成新的形状。在这种情况下，研究人员想看看将其塑造成人手形状后是否仍然有效。结果是一只外观奇特的黄黑相间的手，类似于一只破旧的建筑手套。然后，这只手套被套在机器人手上。为了进行测试，研究人员用手指按压它，并轻轻擦拭表面。即使在这种更逼真的形态下，皮肤仍然能够区分不同程度的压力。
接着，研究人员将手暴露在“热浪”中，使其部分融化。他们进一步虐待，用手术刀切开了手。由于有了合成皮肤，手套能够“感受”到每一种不同的刺激——所有这些都通过一个单一的、通用的传感器实现。虽然它的反应性仍然不如人类皮肤，但它优于依赖多个传感器的其他方法。
“我们还没达到机器人皮肤像人类皮肤那样好的水平，但我们认为它目前比其他任何东西都要好，”论文合著者兼伦敦大学学院研究员 Thomas George Thuruthel 在一份声明中说。“我们的方法比传统传感器更灵活、更容易构建，而且我们可以使用人类触觉校准它，以应对各种任务。”
一条通往机器人“感受”世界之路
研究人员表示，对他们磨损的机器人手进行各种戳、按、烧是有实际原因的。这些测试表明，至少在理论上，这种合成皮肤可以被融化并塑造成适合机器人身体的各个部位，并且仍然能够感知触觉。拥有这种传感皮肤外层的机器就可以在环境中导航——无论是在汽车工厂还是建筑工地——并以更接近人类的方式与世界互动。如果有一天像 Figure 和 Tesla 等公司正在开发的人形机器人被部署到真实环境中与人类一起工作，这种能力将尤其有用。如果机器人将汽车零件递给人类，它应该知道是否会烫坏。
Figure 已经在宝马位于南卡罗来纳州的制造工厂测试其人形机器人。与此同时，据报道，亚马逊已经在训练人形机器人向客户运送包裹。
换句话说，一个送你最新订单卫生纸的肉感机器人，其未来可能并不遥远。
