物聯(lián)卡（）:《終結(jié)者》系列的電影相信大家都非常熟悉了，電影畫面里面的機器人可以說是無所不能。很多人通過科幻電影對未來世界充滿了無限的想象。近些年，隨著科技的不斷發(fā)展，人們開始研究人類的感官能力，通過整理數(shù)據(jù)分析例如視覺、聽覺和觸覺(基于觸摸的知覺)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。
人工視覺和語音系統(tǒng)的進步得益于強大的模型，即所謂的深度學(xué)習(xí)模型，而無處不在的數(shù)字圖像和語音數(shù)據(jù)庫推動了這一技術(shù)的發(fā)展。相比之下，觸覺傳感器的進展則十分有限，這主要是因為難以將電子設(shè)備集成到柔性材料中。在《自然》雜志的一篇論文中，Sundaram等人報道了他們使用一種低成本的觸覺手套來解決這個問題。
這副手套由一個手形傳感套管組成，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個傳感器和64個導(dǎo)電線電極。該傳感器陣列由一張力敏薄膜和導(dǎo)電線網(wǎng)絡(luò)組成。電極與薄膜之間的每一個重合點都對垂直力敏感，并會記錄通過薄膜的電阻。
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件日常物品的過程中，記錄了幾段壓力圖的視頻。這個過程產(chǎn)生了一個詳細的壓力圖數(shù)據(jù)庫，這可能是此類數(shù)據(jù)集中最大的數(shù)據(jù)庫之一。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、對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，Sundaram等人使用記錄的數(shù)據(jù)進行了自動對象識別。他們展示了一個最先進的深度學(xué)習(xí)模型--最初是為大規(guī)模圖像分類而設(shè)計的--可以從收集的壓力圖中進行學(xué)習(xí)，從而在盲操作過程中重新識別26個物體。大量的壓力圖及其空間分辨率被證明是成功識別物體的關(guān)鍵。
接下來，作者使用手套來拾起物體，并證明了類似的深度學(xué)習(xí)模型可以估計未知物體的重量。
除了提供了充分研究人類抓取原理的實驗證據(jù)外，這種數(shù)據(jù)驅(qū)動的探索還可以提高我們對觸覺功能的理解。深度學(xué)習(xí)模型極大地提高了我們對視覺對象識別神經(jīng)機制的認識。在這方面，類似的方法可以應(yīng)用于大腦觸覺信息處理的解釋。
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、個人醫(yī)療健康和運動方面。但它也可能影響到假肢和機械手的發(fā)展。觸覺反饋在控制手的移動和施加力的方面起著至關(guān)重要的作用，因此缺乏觸覺反饋使得人類和機器人都很難實現(xiàn)穩(wěn)定的抓握力。
我們還知道，為假肢提供觸覺反饋可以幫助減輕對缺失肢體的疼痛的感知，增加對假肢的成為身體一部分的認可，并通過更自然的操作減少控制假肢所涉及的認知壓力。
觸覺傳感器可以裝在假肢戴的手套里，或者直接固定在機械部件上。主要的缺點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)計來合理地限制這種連接。另一個方面是壓力圖的記錄速度，這可能需要進一步借助應(yīng)用程序。雖然美中不足，但是這種手套的出現(xiàn)可以說是促成了人們對未來機器人的憧憬。
