物聯(lián)卡（）:《終結(jié)者》系列的電影相信大家都非常熟悉了，電影畫(huà)面里面的機(jī)器人可以說(shuō)是無(wú)所不能。很多人通過(guò)科幻電影對(duì)未來(lái)世界充滿(mǎn)了無(wú)限的想象。近些年，隨著科技的不斷發(fā)展，人們開(kāi)始研究人類(lèi)的感官能力，通過(guò)整理數(shù)據(jù)分析例如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)(基于觸摸的知覺(jué))感知。通常，數(shù)據(jù)集越大、越豐富，模型就越能模擬這些感官。
人工視覺(jué)和語(yǔ)音系統(tǒng)的進(jìn)步得益于強(qiáng)大的模型，即所謂的深度學(xué)習(xí)模型，而無(wú)處不在的數(shù)字圖像和語(yǔ)音數(shù)據(jù)庫(kù)推動(dòng)了這一技術(shù)的發(fā)展。相比之下，觸覺(jué)傳感器的進(jìn)展則十分有限，這主要是因?yàn)殡y以將電子設(shè)備集成到柔性材料中。在《自然》雜志的一篇論文中，Sundaram等人報(bào)道了他們使用一種低成本的觸覺(jué)手套來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
這副手套由一個(gè)手形傳感套管組成，該傳感套管連接在針織手套的手掌側(cè)，手套上面布置了548個(gè)傳感器和64個(gè)導(dǎo)電線(xiàn)電極。該傳感器陣列由一張力敏薄膜和導(dǎo)電線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組成。電極與薄膜之間的每一個(gè)重合點(diǎn)都對(duì)垂直力敏感，并會(huì)記錄通過(guò)薄膜的電阻。
在Sundaram和同事的研究中，他們戴著這只手套，在3-5分鐘的單手操作26件日常物品的過(guò)程中，記錄了幾段壓力圖的視頻。這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生了一個(gè)詳細(xì)的壓力圖數(shù)據(jù)庫(kù)，這可能是此類(lèi)數(shù)據(jù)集中最大的數(shù)據(jù)庫(kù)之一。研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管這種手套的制造成本僅為10美元左右，但這種手套靈活、結(jié)實(shí)、對(duì)微小的壓力變化也很敏感。
為了證明手套能夠捕捉到人手與不同物體間的不同互動(dòng)，Sundaram等人使用記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行了自動(dòng)對(duì)象識(shí)別。他們展示了一個(gè)最先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)模型--最初是為大規(guī)模圖像分類(lèi)而設(shè)計(jì)的--可以從收集的壓力圖中進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而在盲操作過(guò)程中重新識(shí)別26個(gè)物體。大量的壓力圖及其空間分辨率被證明是成功識(shí)別物體的關(guān)鍵。
接下來(lái)，作者使用手套來(lái)拾起物體，并證明了類(lèi)似的深度學(xué)習(xí)模型可以估計(jì)未知物體的重量。
除了提供了充分研究人類(lèi)抓取原理的實(shí)驗(yàn)證據(jù)外，這種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的探索還可以提高我們對(duì)觸覺(jué)功能的理解。深度學(xué)習(xí)模型極大地提高了我們對(duì)視覺(jué)對(duì)象識(shí)別神經(jīng)機(jī)制的認(rèn)識(shí)。在這方面，類(lèi)似的方法可以應(yīng)用于大腦觸覺(jué)信息處理的解釋。
這種靈活的傳感裝置可能有多種用途，例如，在醫(yī)學(xué)診斷、個(gè)人醫(yī)療健康和運(yùn)動(dòng)方面。但它也可能影響到假肢和機(jī)械手的發(fā)展。觸覺(jué)反饋在控制手的移動(dòng)和施加力的方面起著至關(guān)重要的作用，因此缺乏觸覺(jué)反饋使得人類(lèi)和機(jī)器人都很難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的抓握力。
我們還知道，為假肢提供觸覺(jué)反饋可以幫助減輕對(duì)缺失肢體的疼痛的感知，增加對(duì)假肢的成為身體一部分的認(rèn)可，并通過(guò)更自然的操作減少控制假肢所涉及的認(rèn)知壓力。
觸覺(jué)傳感器可以裝在假肢戴的手套里，或者直接固定在機(jī)械部件上。主要的缺點(diǎn)是手套所需的高密度傳感器的覆蓋。一方面是廣泛的連接，盡管作者使用了行和列的設(shè)計(jì)來(lái)合理地限制這種連接。另一個(gè)方面是壓力圖的記錄速度，這可能需要進(jìn)一步借助應(yīng)用程序。雖然美中不足，但是這種手套的出現(xiàn)可以說(shuō)是促成了人們對(duì)未來(lái)機(jī)器人的憧憬。
