陳根：人工智能的可伸縮“皮膚 ”，將為人工智能帶來觸覺感受_風聞

文/陳根

一直以來，對於智能機器人的改進都是科學家致力探索的重要方向。對於智能機器人的傳感部分來説，智能傳感器對於機器人的機動性、適應性和智能化水平具有重要作用，人類的感受系統對外部世界信息的感知之精巧，也一直是人工智能發展方向的重要參照。

**近日，康奈爾大學的研究人員就發明了一種光纖傳感器，它將低成本的發光二極管和染料結合在一起，形成了一種可伸縮的“皮膚”****，可以檢測壓力、彎曲和應變等變形。**這種傳感器可以讓柔軟的機器人系統——以及任何使用增強現實技術的人——都能感受到哺乳動物在自然界中所依賴的豐富的觸覺感受。

事實上，該項目建立在2016年Shepherd’s Organic Robotics Lab早期製造的可伸縮傳感器上，其中光線通過光導纖維發送，光電二極管檢測到光束強度的變化，以確定材料是否變形。

這種分佈式光纖傳感器已用於監測橋樑、道路和建築物等剛性基礎設施中的機械變形，但這種分佈式光纖傳感器也有其侷限——要麼僅限於測量一個變量，要麼需要複雜的光學元件來測量多種特性。

而對於新項目，研究人員則****從基於二氧化硅的分佈式光纖傳感器中獲得靈感，該傳感器能夠檢測微小的波長變化，以此來識別多種屬性，包括濕度、温度和應變的變化。

然而，硅纖維與柔軟和可拉伸的電子產品不兼容，解決的辦法是製作一種用於多模態傳感的可拉伸光導（SLIMS）傳感器。這是內置一對聚氨酯彈性體芯子的管路，其中一個芯是透明的，另一個芯在多個位置填充了吸收染料，並連接到一個LED，每個芯都連接着一個紅綠藍傳感器芯片，能夠記錄光的光路的幾何變化。

雙核心設計增加了傳感器可用於檢測一系列變形的輸出數量，包括壓力、彎曲或伸長，它通過點亮作為空間編碼器的染料來指示變形。該技術與一個數學模型相配合，能夠將不同的變形解耦，並精確地確定它們的確切位置和幅度。、

在研究中，研究人員還通過一個可伸展的DFOS集成無線手套進一步演示了多位置解耦和多模式變形解耦，該手套可同時重新配置所有類型的手指關節運動和外部按壓，僅需一個實時傳感器。

**對於未來來説，這種傳感器顯然****可以使用分辨率較低的小型光電子器件工作，使其成本更低，更容易製造和集成到系統中。**時下，研究人員正致力於將該技術商業化，用於物理治療和運動醫學。

其研究結果“可伸縮分佈式光纖傳感器”，已發表在11月13日的《科學》雜誌上。