研究和復(fù)制人類的感官能力，例如視覺、聽覺和觸覺(基于觸摸的知覺)感知，需要依賴于合適數(shù)據(jù)的可用性。通常，數(shù)據(jù)集越大、越豐富，模型就越能模擬這些感官。

人工視覺和語音系統(tǒng)的進(jìn)步得益于強(qiáng)大的模型，即所謂的深度學(xué)習(xí)模型，而無處不在的數(shù)字圖像和語音數(shù)據(jù)庫推動(dòng)了這一技術(shù)的發(fā)展。相比之下，觸覺傳感器的進(jìn)展則十分有限，這主要是因?yàn)殡y以將電子設(shè)備集成到柔性材料中。在《自然》雜志的一篇論文中，Sundaram等人報(bào)道了他們使用一種低成本的觸覺手套來解決這個(gè)問題。

這副手套由一個(gè)手形傳感套管組成，該傳感套管連接在針織手套的手掌側(cè)，手套上面布置了 548 個(gè)傳感器和 64 個(gè)導(dǎo)電線電極。該傳感器陣列由一張力敏薄膜和導(dǎo)電線網(wǎng)絡(luò)組成。電極與薄膜之間的每一個(gè)重合點(diǎn)都對垂直力敏感，并會記錄通過薄膜的電阻。

在Sundaram和同事的研究中，他們戴著這只手套，在3 - 5分鐘的單手操作26件日常物品的過程中，記錄了幾段壓力圖的視頻。這個(gè)過程產(chǎn)生了一個(gè)詳細(xì)的壓力圖數(shù)據(jù)庫，這可能是此類數(shù)據(jù)集中最大的數(shù)據(jù)庫之一。研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管這種手套的制造成本僅為10美元左右，但這種手套靈活、結(jié)實(shí)、對微小的壓力變化也很敏感。

為了證明手套能夠捕捉到人手與不同物體間的不同互動(dòng)，Sundaram等人使用記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行了自動(dòng)對象識別。他們展示了一個(gè)最先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)模型--最初是為大規(guī)模圖像分類而設(shè)計(jì)的--可以從收集的壓力圖中進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而在盲操作過程中重新識別26個(gè)物體。大量的壓力圖及其空間分辨率被證明是成功識別物體的關(guān)鍵。

接下來，作者使用手套來拾起物體，并證明了類似的深度學(xué)習(xí)模型可以估計(jì)未知物體的重量。

除了提供了充分研究人類抓取原理的實(shí)驗(yàn)證據(jù)外，這種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的探索還可以提高我們對觸覺功能的理解。深度學(xué)習(xí)模型極大地提高了我們對視覺對象識別神經(jīng)機(jī)制的認(rèn)識。在這方面，類似的方法可以應(yīng)用于大腦觸覺信息處理的解釋。

這種靈活的傳感裝置可能有多種用途，例如，在醫(yī)學(xué)診斷、個(gè)人醫(yī)療健康和運(yùn)動(dòng)方面。但它也可能影響到假肢和機(jī)械手的發(fā)展。觸覺反饋在控制手的移動(dòng)和施加力的方面起著至關(guān)重要的作用，因此缺乏觸覺反饋使得人類和機(jī)器人都很難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的抓握力。

我們還知道，為假肢提供觸覺反饋可以幫助減輕對缺失肢體的疼痛的感知，增加對假肢的成為身體一部分的認(rèn)可，并通過更自然的操作減少控制假肢所涉及的認(rèn)知壓力。

觸覺傳感器可以裝在假肢戴的手套里，或者直接固定在機(jī)械部件上。目前，主要的限制是手套所需的高密度傳感器覆蓋的缺點(diǎn)。其中一個(gè)缺點(diǎn)是廣泛的連接——盡管作者使用了行和列的設(shè)計(jì)來合理地限制這種連接。另一個(gè)方面是壓力圖的記錄速度，這可能需要進(jìn)一步借助應(yīng)用程序。盡管如此，這種手套為機(jī)器人的應(yīng)用提供了令人興奮的前景。

【來源：前瞻網(wǎng)】