北京
人類指尖擁有超過一萬個感受器來感知觸覺，這一自然稟賦是機器人技術一直難以復制的。
科學家打造出一種變色觸覺傳感器，讓機器能夠實時“看見”它們所觸摸的東西。
人類指尖擁有超過一萬個感受器來感知觸覺，這一自然稟賦是機器人技術一直難以復制的。以往的工程嘗試往往導致機器反應遲緩，被沉重的計算需求和不當的電子傳感器陣列所拖累。
為了解決這個問題，一組歐洲科學家轉變了研究思路，從構建復雜的電子系統轉向開發一種更智能的材料。
這套新型觸覺系統由倫敦瑪麗女王大學博士后研究員賈科莫·薩索開發，能夠將不可見的機械力瞬間轉化為鮮艷的動態色彩圖案，讓機器人得以實時看見觸覺。
有趣的是，這一進展有望為精密工業制造帶來高精確度，為先進假肢賦予更豐富的觸感，并使外科手術系統能通過視覺色彩提示，即時檢測細微的組織異常。
薩索解釋說：“我們很高興能捕捉到手指的脊狀紋路，因為現有技術在同等尺度和簡便性下，都無法再現這樣的傳感器密度。”
他補充道：“這個項目背后的核心理念是跳出固有思維：不再嵌入密集且過度設計的傳感器陣列，而是將傳感功能轉移到材料本身，讓機械信號直接轉化為色彩場，并用一個簡單的低成本USB攝像頭來捕捉。”
機器人擁有彩色觸覺
在這項新研究中，他們開發出一種柔軟、可拉伸的力致變色材料。這種物質的結構色會隨著形變而改變。當一個物體按壓這種材料時，會產生一幅高度精細、隨空間變化的彩色圖譜，精確對應著施加的應變和壓力。
根據新聞稿所述，一個標準的低成本USB攝像頭負責觀察這種材料。由于觸覺數據已經在物理上編碼在了光譜本身之中，因此無需復雜、繁重的重建算法。
論文共同作者之一詹姆斯·巴斯菲爾德教授表示：“特別強大的地方在于，信息已經包含在光信號里了。你不再需要重建觸覺——而是直接觀察它。”
這一進展直接解決了基于視覺的觸覺傳感中長期存在的矛盾：速度與細節之間的取舍。此前，工程師們要么選擇受繁重、導致延遲的計算流程影響的高分辨率低速系統，要么選擇犧牲關鍵空間精度的快速實時系統。
這項新方法建立在多年來對可拉伸傳感器的研究基礎之上，最終打造出一個能直接將機械壓力編碼為清晰可見光學信號的系統。
多樣化應用
通過將智能直接嵌入材料而非微芯片，這一創新為工業和醫療領域此前無法實現的應用打開了大門。
在微制造領域，它使機械抓手具備了處理微型部件所需的極致精巧性，能將細微的力度變化即時可視化。
在醫療保健領域，它為假肢提供了更豐富、更直觀的觸感。此外，它還能讓外科手術機器人通過實時讀取細微的壓力特征，精確區分健康組織與僵硬腫瘤。
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