科学家创造可用于机器人的人工神经触觉皮肤：超薄、质量轻、有粘性

在过去的几十年里，机器人专家和计算机科学家致力于人工系统的创造和发展，试图以越来越接近现实的方式接近生物功能和人类能力。前述人工系统包括人工智能系统和可以获得各种感觉数据的传感器。

当人类想要了解物体的特性并抓住或处理它们时，他们通常依赖于他们独特的触觉。因此，开发性能更好、响应更灵活的机器人或假肢对于创造人工触觉传感系统具有重要价值。

人类使用不同类型的皮肤受体通过压力和振动信号的组合，来检测触觉刺激。人工触觉感知系统的进步与机器人和假肢的发展密切相关，并且科学家已经创造了人工受体、神经和皮肤。然而，构建具有类人能力的系统仍然具有挑战性。

相关论文人类使用不同类型的皮肤感受器，通过压力和振动信号的组合来检测触觉刺激。人工触觉传感系统的进步与机器人和假肢的发展密切相关，科学家们创造了人工感受器、神经和皮肤。然而，建立一个具有类似人类能力的系统仍然具有挑战性。相关论文

最近，来自韩国成均馆大学和汉阳大学的研究人员创造了一种人工触觉传感系统，它模拟了人类通过触摸识别周围物体的方式。

相关研究发表在《自然电子》杂志上，标题为“一种人工神经触觉感知系统”，该系统利用传感器捕捉与物体触觉特征相关的数据。

该团队在论文中报告说，“我们开发了一种人工神经触觉皮肤系统，它使用基于粒子的聚合物复合传感器和信号转换系统来模拟人类的触觉识别过程。

传感器选择性地响应压力和振动，类似于人类皮肤中的慢适应和快适应机械感受器，并可以产生类似于感觉神经元的输出信号模式。"

研究人员表示，“在体外测试中，发现可以通过传入的触觉小鼠神经纤维不失真地传递输出信号，而在体内测试中，信号可以刺激大鼠的运动神经，诱导后肢的肌肉收缩。”

感觉系统通过“体感转导过程”将触觉刺激转化为动作电位，然后通过传入神经将这些信号传递到大脑。

研究人员表示，“我们使用人类的触觉传感系统开发了一种人造手指，它可以通过将传感器信号与深度学习技术相结合，来学习对精细和复杂的纹理进行分类，该方法还可用于基于训练模型预测未知纹理。”

模仿生物系统的人工触觉系统研究人员表示，“我们利用人类触觉传感系统开发了一种人造手指。它可以通过结合传感器信号和深度学习技术，学习对精细复杂的纹理进行分类。这种方法也可以用来预测基于训练模型的未知纹理。”仿生物系统的人工触觉系统

为了模拟人类的触觉系统，该团队通过传感器使人工神经触觉皮肤对压力和振动做出响应，并复制了人类皮肤中慢适应和快适应机械感受器的功能。它们收集的数据类似于人类感觉神经元收集信息的方式，因此最终会产生类似于人类的触觉神经信号。

指出该系统由T形表面膜组成，表面膜中的导电电阻和压电颗粒排列在弹性聚合物基体中。这些薄膜是超薄的(为了评估它们的人造皮肤系统，并证明它可以集成到真实的生物系统中，研究人员在一系列小鼠实验中对它们进行了评估。

研究人员表示，“这些实验包括传入神经的体外传递测试和通过刺激传出神经进行的体内肌肉反应测试，这两个实验的结果证实了将系统集成到真实生物系统中的可能性。”

具有颗粒聚合物复合材料的仿生T型皮肤传感器研究人员表示，“这些实验包括传入神经的体外传输试验和刺激传出神经的体内肌肉反应试验。这两个实验的结果证实了将该系统集成到真实生物系统中的可能性。”颗粒聚合物复合材料仿生T形皮肤传感器

信号转换系统将传感器信号转换为感觉神经元模拟信号信号转换系统将传感器信号转换成感觉神经元模拟信号。

除了通过将人造皮肤与真实的生物系统相结合来测试他们的人造皮肤，研究人员还评估了其分析和识别表面纹理的能力。

为此，他们在T型皮肤装置上层压了一个人造脊，以模仿人类指尖的结构。“我们发现该系统可以感知复杂的纹理图案，并将其与可以对表面结构进行分类的深度学习技术相结合，实现了惊人的99.1%的纹理分类准确率。”研究人员说。

未来，这组研究人员开发的人工触觉传感系统可以与现有或新开发的机器人系统集成，以复制人类的触觉。这可以显著提高他们在触摸、抓取和操纵物体等任务中的表现。(摘自深度科技)(编辑/华生)