瑞士洛桑聯邦理工學院：開發像皮膚一樣敏感的傳感器，利用顏色實現感知

【瑞士洛桑聯邦理工學院：開發像皮膚一樣敏感的傳感器，利用顏色實現感知】

機器人學研究人員在開發能感知位置、壓力和溫度變化的傳感器方面已經取得了巨大進展，而這些對于可穿戴設備和人機界面等技術非常重要。但是，人類感知的一個特點是能夠同時感知多種刺激，而這是機器人一直以來難以實現。

現在，EPFL工程學院可重構機器人實驗室（RRL）的Jamie Paik及其同事們開發出了一種傳感器，可以感知彎曲、拉伸、壓縮和溫度變化的組合，而這一切都使用了一個簡單的概念：顏色。

被稱為ChromoSense的RRL技術依賴于一個半透明的橡膠圓柱體，其中包含染成紅色、綠色和藍色的三個部分。

設備頂部的LED通過其核心發射光，當設備被彎曲或拉伸時，光在顏色之間的路徑上的變化會被底部的小型光譜儀接收到。

Paik說：“想象一下，你正在同時通過三根不同吸管喝三種不同口味的冰沙。如果你彎曲或扭曲吸管，你獲得的每種口味的比例會發生變化。這就是ChromoSense使用的原理——它感知通過顏色部分傳播的光隨著這些部分的幾何形狀變形而發生的變化。"

設備中的一個熱敏感部分還可以通過一種特殊的染料來檢測溫度變化，當被加熱時，染料會失去顏色，類似于變色T恤或心情戒指中使用的染料。

這項研究已經發表在《自然通訊》雜志上，并被選為編輯亮點頁面的內容。

Paik解釋說，雖然依賴于攝像頭或多個傳感元件的機器人技術是有效的，但它們會使可穿戴設備更重、更笨重，并且需要更多的數據處理。

她說：“為了更好地在我們的日常生活中為我們服務，軟體機器人需要能夠感知我們正在做的事情。"

“傳統上，速、最廉價的方法是通過基于視覺的系統，它們捕捉我們的所有活動，然后提取所需的數據。ChromoSense可以實現更加有針對性和信息密集的讀數，傳感器可以輕松嵌入到不同材料中以完成不同的任務。"

由于其簡單的機械結構和使用顏色而非攝像頭，ChromoSense有可能適用于廉價大規模生產。

除了輔助技術，如輔助行動外骨骼，Paik還認為ChromoSense在運動裝備或服裝中也有日常應用，可以用來向用戶提供有關姿勢和動作的反饋。

ChromoSense的一個優點是它能夠同時感知多種刺激，但這也可能是一個缺點，因為解耦同時施加的刺激仍然是研究人員正在努力解決的難題。目前，Paik表示他們正在致力于改進技術，以感知局部施加的力量或材料在變形時的確切邊界。

她說：“如果ChromoSense變得流行起來，很多人都想將其作為通用的機器人感知解決方案使用，那么我認為進一步提高傳感器的信息密度可能會成為一個非常有趣的挑戰。"

展望未來，Paik還計劃嘗試不同的ChromoSense格式，該技術已經作為圓柱形和可穿戴軟體外骨骼的一部分進行了原型制作，但也可以想象成平面形式，更適合RRL標志性的折紙機器人。

她總結說：“在我們的技術中，只要光能通過，任何東西都可以成為傳感器。"