乌普萨拉大学和卡罗林斯卡学院的研究可能为假手和机器人能够像人手一样感知触摸铺平道路。他们的研究发表在《科学》杂志上。该技术还可用于帮助中风患者恢复失去的功能。
“例如，我们的系统可以像蒙住眼睛的人一样快速地确定它遇到的物体类型，只需感觉它并确定它是网球还是苹果，”乌普萨拉大学。
他和他的同事 Libo Chen 与乌普萨拉大学信号与系统部门的研究人员以及来自神经生物学、护理科学与社会部门的一组研究人员密切合作进行了这项研究，这些研究人员提供了数据处理和机器学习专业知识。卡罗林斯卡学院神经老年病学博士。
他们从神经科学中汲取灵感，开发了一种人工触觉系统，可以模仿人类神经系统对触摸的反应方式。该系统使用电脉冲，以与人类神经系统相同的方式处理动态触觉信息。
“通过这项技术，假手感觉就像佩戴者身体的一部分，”张解释道。
该人工系统有三个主要组成部分：带有传感器的电子皮肤（e-skin），可以通过触摸检测压力；一组将模拟触摸信号转换为电脉冲的人工神经元；以及处理信号并识别物体的处理器。原则上，它可以学会识别无限数量的物体，但在测试中，研究人员使用了 22 种不同的物体进行抓取，并使用 16 种不同的表面进行触摸。
手抓分类任务中使用的 22 个物体的光学图像。图片来源：科学（2024）。 DOI：10.1126/science.adf3708
“我们还在研究开发这个系统，让它也能感觉到疼痛和热量。它还应该能够感觉到手正在触摸的材料，例如，是木头还是金属，”助理教授 Libo Chen 说，谁领导了这项研究。
研究人员表示，由于触觉反馈，人类与机器人或假手之间的互动可以变得更安全、更自然。假肢还可以像人手一样灵活地处理物体。
“皮肤含有数百万个受体。当前的电子皮肤技术无法提供足够的受体，但这项技术使之成为可能，因此我们希望为整个机器人生产人造皮肤，”陈说。
该技术还可用于医学领域，例如监测帕金森病和阿尔茨海默病引起的运动功能障碍，或帮助患者恢复中风后失去的功能。
“这项技术可以进一步发展，以判断患者是否即将跌倒。然后可以利用这些信息从外部刺激肌肉以防止跌倒，或提示辅助设备接管并防止跌倒，”张说。
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