哥倫比亞工程公司的研究人員今天宣布，他們推出了一種具有觸覺的新型機械手指。他們的手指可以在很大的，多曲線的表面上以極高的精度(不到1毫米)來定位觸摸，就像人類的手指一樣。

機械工程和計算機科學系副教授Matei Ciocarlie表示：“獨立的觸覺傳感器和完全集成的觸覺手指之間一直存在著差距，觸覺傳感在機器人操縱領域仍遠遠沒有普及。”與電氣工程教授Ioannis(John)Kymissis合作。“在本文中，我們展示了一種多曲線機器人手指，該手指在復雜的3-D表面上具有精確的觸摸定位和法向力檢測。”

事實證明，由于多種挑戰(zhàn)，包括用于覆蓋多彎曲表面的難度，高導線數(shù)或難以裝配到小指尖的難度，當前的用于構(gòu)建觸摸傳感器的方法難以集成到機器人手指中，從而無法在靈巧的手中使用。Columbia Engineering團隊采用了一種新方法：新穎地使用來自嵌入在覆蓋手指功能區(qū)域的透明波導層中的光發(fā)射器和接收器的重疊信號。

通過測量每個發(fā)射器和接收器之間的光傳輸，他們表明，他們可以獲得非常豐富的信號數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集會隨著手指由于觸摸而變形而發(fā)生變化。然后，他們證明了純數(shù)據(jù)驅(qū)動的深度學習方法可以從數(shù)據(jù)中提取有用的信息，包括接觸位置和施加的法向力，而無需分析模型。他們的最終結(jié)果是使用易于使用的制造方法制造的，完全集成的，具有傳感功能的機器人手指，線數(shù)少，并且易于集成到靈巧的手中。

該研究在線發(fā)表在機電一體化的IEEE / ASME交易中演示了基礎技術(shù)的兩個方面，這些方面相結(jié)合以實現(xiàn)新結(jié)果。首先，在這個項目中，研究人員使用光來感應觸摸。在“皮膚”下方，他們的手指上有一層由透明硅樹脂制成的層，他們在其中發(fā)光來自30多個LED的光。手指還具有30多個光電二極管，可測量周圍光線的反射。每當手指觸摸到某物時，其皮膚就會變形，因此光線會在下面的透明層中四處移動。通過測量從每個LED到每個二極管的光量，研究人員最終獲得了近1,000個信號，每個信號都包含有關(guān)所進行的接觸的一些信息。由于光也可以在彎曲的空間中反彈，因此這些信號可以覆蓋復雜的3D形狀，例如指尖。