1. 首頁 > 科技 > >

ai|打造線下版元宇宙！機器人VR助力遠程做核酸，登上Science子刊( 二 )

ai


那么 ， 能否在醫生和機器人之間共享觸覺 ， 讓機器人能將現場的觸覺反饋同步給遠程的醫護人員呢？
將電子皮膚作為無線人機系統應用到機器人VR中的研究項目由此啟動 。
研究人員提出了一個設想 ， 只要“貼上”智能電子皮膚 ， 醫生遠程操控機器人時 ， 就可以通過視覺、聽覺、觸覺全方位感知 ， 近似于零距離感受手術過程 ， 并且這在一定程度上 ， 會降低手術機器人認證醫生的標準 。

▲電子皮膚在智能機器人虛擬現實中的應用演示不過要將設想變為現實 ， 還需跨過不少難關 。
在機器人VR項目進展中 ， 于欣格團隊遇到的最大問題是 ， 機器人和人體的雙向反饋環節 。 這也是項目進展中花費時間最長的環節 。
核心難點有兩處：一是電子皮膚捕捉到人體動作后 ， 如何將這個動作的指令精準傳遞給機器人？二是如何將機器人獲得的觸覺精準反饋給人類？
除此之外 ， 機器人VR研究過程不僅涉及于欣格團隊擅長的生物醫學工程 ， 還會涉及材料、電路、力學優化、有線反饋通路、軟件開發及界面優化等 。
因此 ， 他們聯合大連理工大學、清華大學和中國電子科技大學的多位優秀人才通力合作 ， 最終在這樣龐大的應用工程型項目中取得進展 。
二、皮膚還可以變上衣 ， 震動映射觸覺反饋回到研究本身 ， 新型電子皮膚的控制面板整體尺寸為57mm x 39mm x 0.8mm 。
研究人員在電子皮膚中采用了多層堆疊布局 ， 其中一層膚色彈性硅（聚二甲基硅氧烷 ， PDMS）可用作皮膚的軟黏合劑 ， 由聚酰亞胺（PI）互連一系列芯片和傳感器 ， 包括電阻器、電容器、藍牙模塊、微控制器單元（MCU）、電橋和研究人員自主開發的軟傳感器、執行器 。

▲CL-HMI電子皮膚的組成結構電子皮膚中的設計均根據完善的力學設計規則成絲狀蛇形結構 ， 從而使整個系統具有可拉伸性 。 另一層膚色彈性硅（PDMS）用來封裝所有功能組件 。

▲電子皮膚中的蛇形結構設計于欣格說：“電子皮膚的最終形態取決于我們想要實現的功能 ， 它可以是一個近乎無感的小貼片 ， 也可以是一副手套、一件上衣或者一件連體衣 。 ”
延伸到機器人VR ， 論文寫道 ， 研究人員佩戴四個電子皮膚集成的貼片來控制一個13自由度的人形機器人 ， 這個機器人能夠完成人類的大部分動作 。
通過配備相應傳感器 ， 機器人能同步體驗來自前臂、上臂、大腿、大腿側面、腹部的壓力 。
實驗過程中 ， 還能根據具體應用 ， 自由選擇彎曲傳感器和觸覺致動器的數量 ， 同時佩戴VR設備 ， 同步機器人電子眼獲取的視覺信息 。
如此一來 ， 機器人VR系統就可以作為在無線操作模式下遠程控制機器人的操作平臺 。

▲手套形狀的電子皮膚操縱遙控車模擬實驗關于觸覺反饋的實現方式 ， 于欣格說：“我們通過不同的震動強度以及頻率來代替觸覺 。 ”震動的范圍可能是從低頻敲擊式的震動到類似于手機震動的狀態 。
在研究過程中 ， 研究人員會為使用者建立映射標準 ， 使用者經過訓練和熟悉后能夠逐漸適應震動反饋 ， 但目前為止 ， 映射標準會因身體部位、使用者等多種因素而異 。 于欣格告訴智東西 ， 他們也正在探索實現更真實映射的技術 。
三、通過互聯網傳輸 ， 不到50毫秒就可輕松響應除了觸覺感知外 ， 機器人VR系統的無線傳輸功能同樣神奇 。
這塊電子皮膚上安裝了7個彎曲傳感器和5個執行器 。 這些傳感器和執行器可以直接連接到電子皮膚中MCU的模擬數字轉換器（ADC）和通用型輸入/輸出（GPI/O）接口 ， 用于多通道傳感和驅動 。

相關經驗推薦