首尔大学研发出人造皮肤:机器人终于能像人一样,同时感知温度和压力了

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当机器人握住一杯热咖啡,它能感知杯壁的温度和握持的力度吗?当它拿起一枚鸡蛋,它能分辨蛋壳的脆硬和表面的冷暖吗?

 

过去不能。但现在,首尔大学的研究团队给出了一个颠覆性的答案。

 

 

710日,首尔大学工学院机械工程系高承焕(Seung Hwan Ko)教授团队在顶级期刊《自然·材料》(Nature Materials)上发表了一项重磅研究——他们成功开发出一种单层超薄人造皮肤,让机器人能够像人类一样,同时感知温度和压力。

 

堆叠式传感器的致命缺陷

 

人类皮肤能同时处理温度、压力、质地等多种刺激,快速而精准。但现有的人造皮肤技术,大多依赖堆叠多个传感器——一层测温度,一层测压力,再一层测其他触觉。结果是:结构复杂、体积臃肿、响应迟缓,而且很难在同一个位置精准检测多种刺激。

 

多年来,业界一直迫切需要一种新的触觉平台——用单一薄型柔性传感器快速处理复杂刺激。高承焕教授说。

 

核壳纳米线:单层搞定一切

 

团队给出的答案,是银核-氧化亚铜壳核壳纳米线网络。这种特殊设计的材料,能够在单一超薄器件中,以每秒16次的频率在温度感知模式机械感知模式之间快速切换。

 

由于是单层设计,传感器响应速度惊人——机械刺激响应达亚微秒级,热刺激响应达毫秒级。

 

AI加持:识别准确率从65%飙到95%

 

团队将传感器与AI模型结合,用两种模式交替输出的信号训练人工智能。结果显示:仅用单一信号时,物体识别准确率约65%;两种信号融合后,准确率飙升至95%。即使输入数据减少,模型仍能维持94.53%的高准确率。

 

在更贴近真实场景的验证中,团队将传感器安装在指尖,集成无线测量电路板,系统对20种日常物体的识别准确率达到83%

 

单点感知整张皮肤

 

研究团队还开发了多阵列平台,能够以媲美人类皮肤的空间分辨率测量温度和压力分布。这意味着,这项技术不仅能做指尖传感器,还能扩展为覆盖机器人全身的人造皮肤系统

 

物理AI的关键拼图

 

这项技术的意义远不止于实验室。研究团队明确指出,它是物理AI”系统的关键使能技术——让机器不仅能看见计算,还能触摸”“感知并基于环境做出决策。

 

潜在应用场景广阔:义肢、可穿戴电子皮肤、软体机器人、机器人夹爪、人机交互界面

 

这项研究首次证明,无需堆叠多个传感器,仅凭单一超薄器件即可同时处理热刺激和机械刺激。高承焕教授说,它将发展成为机器人具备人类级触觉感知能力的核心解决方案。

 

当机器人真正拥有了触觉,物理AI才算真正走进了人类世界。