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首爾國立大學研究團隊僅用一個傳感器就可以實現更精細的遠程操作非常適合機械臂跟AR/VR技術結合應用

開發出高性能軟傳感器技術

金洪基 2021-01-15


圖/首爾大學朴容來教授組提供
 
首爾大學朴容來教授組開發出了用單一傳感器不僅能感知像拉伸、彎曲、壓縮等各別變形模式，還能檢測兩個以上模式同時結合的變形的多功能軟傳感器。
 
首爾大學機械工學系朴容來（音譯）教授組最近表示: "我們開發出了可感知多種變形、易於感測運動的軟傳感器技術。"
 
不需要復雜的感應裝置，僅用單一傳感器可以感知拉伸、彎曲、壓縮等變形模式，而且這些模式同時結合的變形也可以感知的多功能軟傳感器。
 
換句話說，可以一次性完成彎腰伸展手臂的動作或用腳踩、用胳膊拉拽等與人相似的微妙複雜的動作。這研究結果可評為與人類運動類似的機器人技術的完成。
 
朴教授組開發了一個粗細6毫米、長7厘米的傳感器，貼在手腕等關節上，僅通過身體運動就可以遠程向機器人或計算機傳達多種命令。
 
近年來，隨著增強現實（AR）和虛擬現實（VR）技術的商用化，為了更有效地在人跟機器人（或機器）之間傳遞信息，正在積極開發接口。
 
這也是用於機器人操作的直觀信息傳遞最常用的方法。朴教授組指出問題稱:"每時每刻都檢測人的運動，並讓機器人執行必要的任務，現有的傳感器主要只檢測單個變體"，"為了多個操作，必須使用大量的傳感器，因此系統變得更複雜"。
 
如果一個傳感器可以輕鬆識別各種運動和變化，則機器人可以輕鬆理解和執行複雜的任務。
 
朴教授組表示，該技術利用少量的傳感器，可以向機器人傳達多種信息。此外，由於使用柔性材料製成，即使附著在人的身體上，不會干擾人的運動，也可以很輕鬆檢測各種變形。這是實現可穿戴界面的一大成果。
 
朴教授組此次開發的傳感器是用容易拉伸或彎曲的硅橡膠材料製造的。在細棒狀結構內有空心的微小的管（microchannel），該管填充了具有導電性的透明離子溶液。
 
而且傳感器結構外牆上貼著薄的導電性織物。如果拉伸傳感器或彎曲或按壓，根據變形類型，可測量離子溶液的光透度、導電率、導電織物的電阻變化。
 
利用這些信號的組合可以同時檢測多種不同類型的變形。由於這三種感測機制有機地共享結構，不僅在結構上非常簡單，而且製作工藝也很簡單。
 
研究人員還利用該傳感器製作了可穿戴界面，並表明可以遠程輕鬆地操作機械臂、無人機等設備。此外，該傳感器與軟機器人相結合，可以精確掌握機器人的運動。
 
此次研究結果在網上發表在國際學術期刊《科學•機器人學》（Science Robotics)上。
 
領導該研究團隊的朴容來教授表示:"通過該項技術，可以研究更直觀、更容易遠程操作機器人的穿戴式技術。"
 
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