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浙江新聞客戶端 記者 何冬健 通訊員 徐畫
精細的動作控制 ， 敏銳的觸覺體驗 ， 豐富的情感交流……假如沒有觸覺 ， 人類要失去認識并理解世界的多少樂趣 。
現在 ， “一束光”讓機器人也能夠擁有觸覺？
具有類人觸覺感知能力的“光子皮膚”、高性能光致動微型機器人夾爪……之江實驗室類人感知研究中心觸覺感知研究團隊經過兩年多潛心研究 ， 率先提出基于微納光纖的觸覺感知與再現研究新思路 ， 技術成果“激起千層浪” ， 讓國內外學者直呼“驚喜” 。
觸覺有多重要？機器人是怎么實現觸覺的？這項技術能給我們帶來怎樣的變化？近日 ， 記者對話該研究團隊成員 ， 與他們暢聊類人觸覺感知技術 ， 體味“之江力量” 。
之江實驗室 資料圖
傳遞觸覺的“特殊道路”
我們對這個世界最初的感知通常是從觸覺開始的——第一聲啼哭之前 ， 嬰兒經歷過誘發哭聲的拍打；成長中提筆、拍球；生活中握手 ， 敲擊鍵盤 ， 使用手機……觸覺充斥著我們日常生活的方方面面 。
2021年 ， 諾貝爾生理學或醫學獎頒給了美國科學家大衛·朱利葉斯和阿登·帕塔普蒂安 ， 表彰理由正是他們發現了“溫度和觸覺的受體” 。
當然 ， 相較于視覺和聽覺等其他感官 ， 觸覺研究相對滯后 ， 主要原因在于其感知機制、復現和數字化進程困難重重 。 在人工智能迅速發展的今天 ， 如何實現“類人觸覺感知” ， 已成為當今科學研究的前沿熱點之一 。
觸覺感知研究團隊在實驗中 周志豪 攝
微納光纖是之江實驗室著力探尋的技術路徑之一 。 作為一種新型光波導 ， 微納光纖的直徑是頭發絲的幾十到幾百分之一 ， 具有獨特的光學和力學特性 ， 被譽為“下一代光纖” 。 在這樣一個直徑范圍內 ， 它傳輸光的特性會發生明顯改變——很大一部分光以一種叫倏逝場的特殊形式在微納光纖表面傳輸 。
“微納光纖外圍的強倏逝場對于外界微弱壓力或溫度刺激非常敏感 。 比如一片飄落的羽毛、一段悠揚的音樂 ， 或者是人體無法分辨的0.01℃的溫度變化 ， 都會造成封裝在柔性薄膜中微納光纖輸出光譜的顯著改變 ， 這使得微納光纖很適合制作高靈敏的觸覺傳感器 。 ”之江實驗室類人感知研究中心研究專家張磊說 。
在實驗室里 ， 張磊向記者展示了他們所研究的微納光纖 。 它由標準光纖通過加熱拉伸獲得 ， 結構上呈現中間細、兩端粗 。
“中間那部分就是微納光纖 ， 我們用它來感受外界的微弱刺激；而兩邊未拉伸的部分是標準光纖 ， 起到傳輸信號的作用 。 ”張磊說 。
目前 ， 在突破微納光纖可控制備和柔性封裝等關鍵技術的基礎上 ， 團隊搭建了一套基于微納光纖傳感器的機器人觸覺感知系統 ， 研究力、溫度、濕度、硬度和紋理傳感等類人觸覺感知技術 。
也許在未來有一天 ， 你在杭州工作 ， 朋友在北京學習 ， 雖相隔千里 ， 只要使用這項類人觸覺感知技術 ， 大家就可以像打電話一樣 ， 實時“握手”和“擁抱” 。
模仿多種知覺的感受器
既然是模仿人類的觸覺系統 ， 那么這套設備是如何工作的呢？
對人類來說 ， 當人體皮膚感受到觸摸帶來的壓迫 ， 馬上會發出一個微小的信號 ， 這個信號會隨神經纖維到達大腦 ， 大腦可以馬上感受到這次觸摸并分辨出觸摸的大小和位置 。
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