从棉花糖到跳动的心脏 触觉机器人能“感受”材料柔软度

柔软度表达接口SORI。

　　图片来源：贾马尼·卡耶/瑞士洛桑联邦理工学院

　　如果用指尖按一颗棉花糖，很容易感觉出它是软的。如果把一块硬饼干放在棉花糖上面，用指尖去压硬饼干，人类仍能分辨出下面的棉花糖是软的。研究人员希望创造出一种具备同样能力的机器人平台。据最新一期《美国国家科学院院刊》报道，瑞士洛桑联邦理工学院研究人员开发出一种柔软度表达接口(SORI)，实现了这一目标。

　　对柔软物体的触觉在许多行动和互动中发挥着至关重要的作用，如判断鳄梨的成熟度，或是牵着爱人的手。但理解和再现这种感觉极具挑战性，因为这涉及复杂的感觉和认知过程。柔软度感知的两个主要元素是皮肤提示(来自指尖皮肤的感觉反馈)和动觉提示(关于手指关节作用力的反馈)。通过分离皮肤和动觉线索，SORI再现了一系列真实材料的柔软性，填补了机器人领域的空白，使许多需要感知柔软度的应用成为可能。

　　由于人手指形状不同，感觉到的柔软度可能不同。因此，研究人员首先开发指尖及其接触面的几何参数，然后从一系列不同的材料中提取柔软度参数，并将这两组参数映射到SORI设备上。SORI还配备了电动折纸关节，可以对关节进行调节，使其变得更硬或更软。

　　通过这种新颖的动觉和皮肤功能的分离，SORI成功地再现了一系列材料的柔软程度，包括牛肉、三文鱼和棉花糖。它还模仿了既软又硬的材料，如棉花糖上的饼干、皮革装订的书。在一次虚拟实验中，SORI甚至复制了心脏跳动的感觉，以证明其在表达软材料运动方面的有效性。