人造皮肤提高了机器人的感觉能力

敏感的人造皮肤使机器人能够感知自己的身体和周围环境——如果它们要与人密切接触，这是一种至关重要的能力。慕尼黑工业大学(TUM)的一个团队受人类皮肤的启发，开发了一种将人造皮肤和控制算法结合起来的系统，并利用它创造了第一个全身人造皮肤的自主类人机器人。

这种人造皮肤由Gordon Cheng教授和他的团队开发，由大约两欧元硬币大小(即直径约一英寸)的六边形细胞组成。每个装置都配备了微处理器和传感器，以检测接触、加速度、距离和温度。这种人造皮肤使机器人能够更细致地感知周围环境，而且灵敏度更高。这不仅有助于它们安全地移动。这也使它们在靠近人群时更安全，并使它们有能力预测和积极避免事故。

皮肤细胞本身是10年前由慕尼黑大学认知系统教授程开发的。但是，当这项发明被集成到一个复杂的系统中时，它的全部潜力才被展示出来，正如最新一期的《IEEE学报》所描述的那样。

基于事件的方法

开发机器人皮肤的最大障碍一直是计算能力。人类皮肤有大约500万个受体。在人造皮肤上实现传感器数据连续处理的努力很快就遇到了极限。以前的系统因为区区几百个传感器的数据而迅速过载。

为了克服这个问题，Gordon Cheng和他的团队使用神经工程学的方法，而不是连续监测皮肤细胞，而是使用基于事件的系统。这将减少多达90%的处理工作。诀窍是:只有当数值发生变化时，单个细胞才会从它们的传感器传输信息。这与人类神经系统的工作方式相似。例如，当我们第一次戴上一顶帽子时，我们会感觉到它，但我们很快就会习惯这种感觉。不用再去注意那顶帽子，直到风把它吹走。这使得我们的神经系统能够专注于需要身体反应的新印象。

郑教授和他的团队采用以事件为基础的方法，已成功地将人造皮肤应用于一个人形大小的自主机器人，而不需要任何外部计算。H-1机器人的上半身、手臂、腿甚至脚底都配备了1260个细胞(13000多个传感器)。这给了它一种新的“身体感觉”。例如，凭借其敏感的足部，H-1能够对不平整的地面做出反应，甚至能单腿保持平衡。

凭借其特殊的皮肤，H-1甚至可以安全地给人一个拥抱。这并不像听起来那么微不足道:机器人可以施加严重伤害人类的力量。拥抱时，两个人的身体会接触到很多不同的地方。机器人必须利用这些复杂的信息来计算正确的动作，并施加正确的接触压力。Gordon Cheng解释说:“这在工业应用中可能没有那么重要，但在护理等领域，机器人必须设计成与人有非常密切的接触。”

机器人皮肤系统也非常健壮和灵活。因为皮肤是由细胞组成的，而不是一块单一的材料，所以即使一些细胞停止工作，它也能保持功能。Gordon Cheng说:“我们设计的系统可以无故障、快速地在各种机器人上工作。”“现在，我们正在努力创造更小的皮肤细胞，并有可能大量生产。