柔软的皮肤覆盖物和触摸传感器已经成为机器人的一个很有前途的特征，它们既更安全，也更直观地与人类互动，但它们昂贵且难以制造。最近的一项研究表明，由热塑性聚氨酯制成的柔软皮肤垫可以有效地使用3D打印机制造传感器。

“机器人硬件可能涉及很大的力和扭矩，所以如果它直接与人类互动或在人类环境中使用，它需要非常安全，”项目负责人、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校电子与计算机工程教授Joohyung Kim说。

“预计柔软的皮肤将在这方面发挥重要作用，因为它可以用于机械安全合规和触觉感应。

据《IEEE机器人学报》(IEEE Transactions on Robotics)报道，3d打印的护垫既可以作为机械手臂的柔软皮肤，也可以作为基于压力的机械传感器。

这些垫片具有气密密封，并与压力传感器相连。

就像一个被挤压的气球，当它接触到什么东西时就会变形，而被置换的空气会激活压力传感器。

Kim解释说:“触觉机器人传感器通常包含非常复杂的电子阵列，而且相当昂贵，但我们已经证明，功能强大、耐用的替代品可以非常便宜地制造出来。此外，由于这只是一个重新编程3D打印机的问题，同样的技术可以很容易地定制到不同的机器人系统。”

研究人员证明，这种功能可以自然地用于安全:如果护垫检测到危险区域(如关节)附近的任何东西，手臂就会自动停止。

它们还可以用于操作功能，机器人将触摸和轻拍视为指令。

由于3d打印部件相对简单且制造成本低廉，因此可以很容易地适应新的机器人系统并进行替换。

Kim指出，在清洁和维护零件昂贵或不可行的应用中，这一功能是理想的。

他说:“想象一下，你想在医院里使用柔软皮肤的机器人来协助工作。”

“它们需要定期消毒，或者需要定期更换皮肤。无论哪种方式，都要付出巨大的代价。然而，3D打印是一个非常可扩展的过程，因此可以廉价地制造可互换的部件，并且很容易在机器人身上拆卸。”

新型触控板提供的触觉输入是机器人传感和控制领域一个相对未开发的领域。

Kim希望这种新制造技术的便利性能激发更多人的兴趣。

他说:“目前，计算机视觉和语言模型是人类与机器人系统互动的两种主要方式，但需要更多的物理互动数据，或‘力级’数据。”“从机器人的角度来看，这些信息是与环境最直接的互动，但很少有用户——主要是研究人员——考虑到这一点。收集这些部队级别的数据是我和我的团队的目标任务。

作者：伊利诺伊大学格兰杰工程学院

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/04/240417182811.htm

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