隨著人工智能的發(fā)展，機(jī)器人和機(jī)器正變得越來越聰明，但它們?nèi)匀蝗狈ο袢祟愐粯佑|摸和感知它們微妙而復(fù)雜的環(huán)境的能力。現(xiàn)在，來自新加坡國(guó)立大學(xué)(NUS)的研究人員發(fā)明了一種智能泡沫，它能給機(jī)器帶來的不僅僅是人類的觸覺。

這種新材料被稱為人工神經(jīng)泡沫，或AiFoam，它是一種柔軟的、感覺像海綿的材料，模仿人類的觸覺，可以在不實(shí)際接觸的情況下感知附近的物體，并在損壞時(shí)自我修復(fù)。與其他傳統(tǒng)材料相比，AiFoam是世界上第一個(gè)同時(shí)執(zhí)行這些功能的智能泡沫，有可能使機(jī)器人更加智能和互動(dòng)。這種突破性材料是由新加坡國(guó)立大學(xué)材料科學(xué)與工程系和健康創(chuàng)新與技術(shù)研究所（iHealthtech）的Benjamin Tee助理教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)歷時(shí)兩年開發(fā)的。

"我們想表明，在機(jī)器人中復(fù)制人類的觸覺是可能的，這為未來的應(yīng)用開辟了人與機(jī)器之間互動(dòng)的新模式，"Tee副教授說。

這項(xiàng)發(fā)明發(fā)表在《自然通訊》上。

為機(jī)器人配備人類的感官

人類的觸覺使人們能夠操縱物體并在陌生的環(huán)境中有效操作。當(dāng)與人類互動(dòng)的機(jī)器擁有這種能力時(shí)，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)可以更順暢、更安全、更可預(yù)測(cè)。

以清潔機(jī)器人和機(jī)器人服務(wù)員等機(jī)器為例。如果它們能從遠(yuǎn)處探測(cè)到人類的存在，并利用這些信息推斷出人類的意圖，它們就能更快地做出反應(yīng)，避免與人發(fā)生碰撞，尤其是在擁擠的地方。

雖然一些先進(jìn)的電子皮膚可以在與物體直接接觸時(shí)感知壓力，但沒有一個(gè)能夠感知相鄰物體的運(yùn)動(dòng)方向，因?yàn)檫@需要更復(fù)雜的感應(yīng)能力。新加坡國(guó)立大學(xué)的團(tuán)隊(duì)決定開展研究，找到解決這一技術(shù)挑戰(zhàn)的方案。

AiFoam：幫助機(jī)器人對(duì)其環(huán)境做出更好的反應(yīng)

AiFoam是一種高彈性的聚合物，通過將一種被稱為含氟聚合物的類似特氟隆的物質(zhì)與一種降低表面張力的表面活性劑混合而形成。其結(jié)果是一種材料，當(dāng)分離成碎片時(shí)，很容易融合成一塊。然后，研究小組在該材料中注入了微小的金屬顆粒，使泡沫能夠感應(yīng)到像人類手指這樣的電容物體的存在。

新加坡國(guó)立大學(xué)的團(tuán)隊(duì)決定開發(fā)這樣一種泡沫，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的薄板相比，它可以變得更加敏感。通過改變空氣與材料的比例，泡沫的柔軟度也可以得到更好的控制。與其他常用的電子皮膚材料（如硅酮）相比，這種泡沫還能使材料更好地感知人類的存在的接近。事實(shí)上，AiFoam能夠在幾厘米外檢測(cè)到人類手指的存在。它的獨(dú)特配方使它能夠更有效地檢測(cè)人類的存在，而不像其他接近傳感器那樣，通常利用光和反射，這可能導(dǎo)致更高的假陽(yáng)性或陰性率。

Tee副教授說：“通過采用我們的特殊配方的泡沫，我們可以輕松地感知壓力和接近度。”

泡沫中的表面活性劑使其在被切割后也能自我修復(fù)，使其成為假肢等應(yīng)用的理想選擇。這種泡沫可以被拉伸到其長(zhǎng)度的兩倍以上--230%--而不會(huì)斷裂。為了愈合傷口，研究人員在四天內(nèi)將其加熱到70攝氏度。該材料愈合了大約70%，并且仍然可以被拉伸到其長(zhǎng)度的近兩倍（180%）。

未來的應(yīng)用

新加坡國(guó)立大學(xué)的團(tuán)隊(duì)正在探索與機(jī)器人公司的合作，并希望將AiFoam的使用擴(kuò)大到機(jī)器人和假肢等領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)人類和機(jī)器之間更多的無縫互動(dòng)。

Tee副教授說：“AiFoam的自我修復(fù)特性，以及它對(duì)接觸力的敏感性，將使機(jī)器人能夠更好地判斷人類的意圖，并建立未來一代機(jī)器人，對(duì)環(huán)境變化作出快速和更有效的反應(yīng)?！?/span>