机器人的“触觉”是怎么回事？( 二 ) 编译|知淮编辑|云鹏智东西4月

首先为了能够让信号模拟的“精确” ，研发团队为TacTip制作了像人类皮肤一样的“橡胶表层” ，在“橡胶表层”之下安装了一套类似于人类神经突触的针状凸起阵列，这些凸起阵列模拟了人类皮肤的中间表皮脊。组成这些阵列的“触角”坚韧又富有弹性，当TacTip开始进行“触摸”动作时，接触到物体表面的阵列会开始弯曲，通过弯曲的速度来产生人类触觉中的“快信号” ，避免TacTip拿不稳物品。

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▲TacTip的工作原理
其次，在这套“阵列”的下方， TacTip的研发团队还为其安装了一个摄像头，用来监测“凸起阵列”的弯曲程度，这些摄像头记录下的“弯曲程度”会转化为人类触觉中的“慢信号” ，来让TacTip来判断出它“拿到了什么东西” 。
这套原理被来自芝加哥大学，研究触摸神经元基础的神经科学家SlimanBensmaia所认可，他认为：人类多数的触觉都是源于皮肤力学， TacTip的结构和方法恰好符合这一规律。
当TacTip正式完成之后，研发团队中来自布里斯托尔大学的工程师NathanLepora及其同事开始对TacTip进行了首次测试，触摸得物品为“灯芯绒状材料” ，因为这种材料的表面纹理错落有致、触感多变，同时这次测试，将会以真人触觉的神经元信号为参考样本来评判出最后的结果。
令人欣喜的是， TacTip的测试首秀结果非常出色，根据其研发团队在4月5日于《皇家学会杂志:界面》（JournaloftheRoyalSocietyInterface）上发布的结果， TacTip能够和真人一样精确地分辨出“灯芯绒状材料”的凸起变化，以及纹理之间的缝隙，其输出得神经元信号和真人接触“灯芯绒状材料”时输出得神经元信号高度匹配。

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▲TacTip反馈触摸神经元信息原理图
不过TacTip的不足之处也随之表现了出来——它并不如真人的指尖皮肤那样敏感。简单来说，人类的指尖皮肤可以感觉到类似铅笔芯宽窄的缝隙，但是想要被TacTip“触摸”到，需要将这种间隙提高两倍。研发工程师NathanLepora认为，只要团队能够开发出更薄，集成更多“凸起阵列”的橡胶表层，随着“凸起阵列”密度地增加， TacTip的灵敏度将会进一步提高。
于是在第二次测试开始前，研发团队不仅为TacTip增添了更多的“凸起阵列” ，同时在之前的结构基础上新增了麦克风。麦克风的加入是为了用于收集“凸起阵列”在接触到物体表面时，由于摩擦而产生的声音信息，以此来模拟人类深层皮肤中另一组感知“振动”的神经末梢，这让TacTip拥有了和人类一样能够感受物体表面粗糙程度的能力。
“增强版”的TacTip就这样迎来了“增强版”的第二次测试，在这次测试中，测试人员加大了难度，他们尝试让TacTip分辨13种不同的纺织面料。当然最后的结果依然没有令人失望，在摄像头和麦克风的双重加持下， TacTip输出得神经元信号依然比肩真人触摸时输出得神经元信号结果。
TacTip的表现，令科奇大学从事可穿戴传感器工作的机械工程师LeventBeker发出了“机械手终于可以感人类手指所感”的赞叹。此前大力支持TacTip原理的Bensmaia在看到实际的测试结果后更是对其赞不绝口，他觉得，迄今为止没有其他人采取过像TacTip一样有趣的方式来让机器人获得“触感” ，这非常酷。同时Bensmaia认为，可变形的TacTip可以直接套在机器人的机械手指或者脚趾上，帮助机器人检测、拾取和操纵物体。