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01赋予机器人触觉——通过磁场变化，来模拟和人类一样的触觉
为了避免这场死循环的噩梦，科学家们必须赋予机器人敏锐的触觉——换而言之，赋予其对外界一定的感知。为此，这些机器将需要指尖，也许就像最近在《科学机器人》(ScienceRobotics)杂志上描述的那样。在最新的研究中，它通过感应手指自身磁场的细微变化——以一种绝非人类的探测方式来模拟像人类一样的触觉，有朝一日，它可以制造出超灵敏的假手和机器人，这些机器人不会因为无法控制自己的抓握而伤及餐具（或人）。作为人类的我们，可以用自己的指尖感觉到压力和质感，这要归功于皮肤中被称为——机械感受器的特殊感觉细胞。这些细胞和整个神经系统一起，将环境中的机械信息转化为你的大脑可以理解的信号，即触觉感知信号。再结合温度感受器（感知温度）和痛觉感受器（感知疼痛），我们就能在不伤害自身的情况下操控周围的世界。我们需要机器人来做同样的事情——赋予它们对世界的感知，只是我们希望它们避免伤害自身和我们人类。例如，我们可以用机器人来帮助老年人的生活，帮他们抬上抬下床。“通过触觉反馈，家用机器人与人交流会更安全。”香港大学和香港城市大学的计算机博士生闫友璨（YoucanYan）如此说道，他是描述该系统论文的第一作者。“而且机器人可以完成更有挑战性的任务，这些任务是他们以前无法实现的，比如灵巧的抓取和操作。”02该机器人的触觉原理——究竟是如何工作的？
不过，试图复制人类整一套极其复杂的触觉系统是不太可能的——所以该团队就复制了其中的主要特性。他们所制作的机器人指尖“皮肤”：是由一层柔软的磁化薄膜制成的，在设备内部会产生磁场。支撑手指的“骨头”是一块电路板，上面镶嵌着监控磁场的传感器。比如说，如果你把铅笔橡皮擦戳进指尖，磁性皮肤就会凹陷，手指的磁场也会发生微妙的变化，传感器会对此进行分析，以确定橡皮擦接触的位置。如果你将这些指尖拍打在一个仿人机器人上，这台机器将能够定位它的手指与物体接触的位置，从而提高它的抓握力。在上面的GIF动图中，你可以看到团队的设计是多么的灵敏：当物体在指尖上划过时，该系统不仅能感觉到它接触的位置，还能感觉到圆形物体的形状。机器人的指尖还能捕捉到它所抓住的物体的滑动——专业术语称之为剪切力。想象一下，你轻轻地抓着一个水瓶，同时把它装满水。当瓶子越来越重时，重力会把它从你手里拖下来。当你感觉到这种情况发生的时候，你会抓紧你的手，这一点的感受是很明显的。但对于机器人来说，他们需要做同样的事情并不那么明显，大概率是几乎察觉不到的。在下方图中，观察剪切力（图中用蓝线表示）随着液体添加到瓶子中而上升。在下面的机械臂，启动了传感器的机械手可以检测到这一点，并收紧它的抓力（以防止下落），而在上面没有传感器的机械抓手最终下降瓶子。这就是磁场传感器所带来的不同之处。哥伦比亚大学机器人专家马泰·乔卡利（MateiCiocarlie）认为：“这项工作是触觉传感领域一个非常令人兴奋的新浪潮的一部分，人们正在制造传感器，提供难以置信的丰富原始数据，而这些数据不一定是为了供人所消费的。”。有趣的是，哥伦比亚大学的乔卡利（Ciocarlie）小组开发了一种类似的机器人手指，它使用光而不是磁。他们的机器人手指的“骨头”上镶嵌着LED发光二极管和光电二极管，当皮肤变形时，光电二极管可以检测结构内部的光线变化。无论采用哪种方法，其目的都是为了帮助机器人解决灵巧度性不足的尴尬问题。我们人类毫不费力地操纵着我们周围的世界——因为我们创造了我们周围的世界。如果有任何希望使这些机器在我们的世界中真正有用，它们就必须对周边的事物产生感知。无论机器人是在仓库里包装箱子，还是在帮助整理房间，触觉都会起到很大的作用。除了机器人，这对残疾人也是一个福音——让他们的假肢也有触感研究人员也许有一天也会将这种指尖植入假肢中，让截肢者通过人造假肢获得更丰富的触觉体验。但我们是否也要给他们疼痛或痛苦的感觉？毕竟，疼痛在人类生物学中起着一定作用；它是一种警报，让你停止正在做的事情，以免你把自己（或你的仿生肢体）暴露在过多的热量或压力下而受伤。这项新的研究工作，以及乔卡利（Ciocarlie）的光感手指，只是