機(jī)器可以打敗世界上最好的棋手，但它們不能像處理嬰兒一樣處理棋子。機(jī)器人缺乏靈巧性的部分原因是人工抓手缺乏人類指尖的精細(xì)觸覺，當(dāng)我們拿起和處理物體時(shí)，它被用來(lái)指導(dǎo)我們的手。

發(fā)表在《皇家學(xué)會(huì)界面雜志》上的兩篇論文首次對(duì)人工指尖與人類觸覺的神經(jīng)記錄進(jìn)行了深入比較。該研究由布里斯托大學(xué)工程數(shù)學(xué)系的機(jī)器人與人工智能(人工智能)教授 Nathan Lepora 領(lǐng)導(dǎo)，位于布里斯托機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。

“我們的工作有助于揭示人類皮膚復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何創(chuàng)造我們?nèi)祟惖挠|覺。這是軟機(jī)器人領(lǐng)域令人興奮的發(fā)展——能夠3D打印觸覺皮膚可以創(chuàng)造出更靈巧的機(jī)器人，或者通過(guò)賦予假手內(nèi)置的觸覺來(lái)顯著提高假手的性能，”Lepora 說(shuō)。

Lepora 和他的同事在人造指尖使用3D打印的針狀乳頭網(wǎng)在順應(yīng)皮膚的下面創(chuàng)造了觸覺，它模仿了在人類觸覺皮膚的外表皮和內(nèi)真皮層之間發(fā)現(xiàn)的真皮乳頭。乳頭是在先進(jìn)的3D打印機(jī)上制作的，這些打印機(jī)可以混合軟硬材料來(lái)制造復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，就像在生物學(xué)中發(fā)現(xiàn)的那樣。

“我們發(fā)現(xiàn)我們的3D打印觸覺指尖可以產(chǎn)生人工神經(jīng)信號(hào)，這些信號(hào)看起來(lái)像是來(lái)自真實(shí)的觸覺神經(jīng)元的記錄。人類的觸覺神經(jīng)從稱為機(jī)械感受器的各種神經(jīng)末梢傳遞信號(hào)，這些神經(jīng)末梢可以發(fā)出接觸壓力和形狀的信號(hào)。菲利普斯和約翰遜在 1981 年的經(jīng)典著作首先繪制了來(lái)自這些神經(jīng)的電記錄，以使用心理學(xué)家使用的一組標(biāo)準(zhǔn)脊?fàn)钚螤顏?lái)研究“觸覺空間分辨率”。在我們的工作中，我們測(cè)試了我們的3D打印人造指尖，因?yàn)樗?ldquo;感覺”到了相同的脊?fàn)钚螤睿l(fā)現(xiàn)與神經(jīng)數(shù)據(jù)非常接近，”Lepora 說(shuō)

“對(duì)我來(lái)說(shuō)，最激動(dòng)人心的時(shí)刻是當(dāng)我們從3D打印的指尖查看人工神經(jīng)記錄時(shí)，它們看起來(lái)就像 40 多年前的真實(shí)記錄!這些記錄非常復(fù)雜，邊緣和山脊上有山丘和斜坡，我們?cè)谌斯び|覺數(shù)據(jù)中看到了相同的模式，”Lepora 說(shuō)。

雖然研究發(fā)現(xiàn)人造指尖和人類神經(jīng)信號(hào)之間非常接近，但它對(duì)細(xì)節(jié)并不敏感。Lepora 懷疑這是因?yàn)?strong>3D打印的皮膚比真實(shí)皮膚更厚，他的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在探索如何在人體皮膚的微觀尺度上3D打印結(jié)構(gòu)。

“我們的目標(biāo)是讓人造皮膚與真實(shí)皮膚一樣好，甚至更好，”Lepora 說(shuō)。