未來(lái)機(jī)器人會(huì)“長(zhǎng)”胡子 與傳感器結(jié)合可增加感知力和機(jī)動(dòng)性

據(jù)美國(guó)、印度媒體日前報(bào)道，美國(guó)伊利諾伊州西北大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種觸覺(jué)裝置，它就像老鼠和海豹的胡須一樣，可以感知周?chē)奈矬w。研究人員認(rèn)為，如果將這種裝置安裝在未來(lái)機(jī)器人的臉上，可以大大增加機(jī)器人的感知力和機(jī)動(dòng)性。
模仿老鼠胡須制造人造胡須
老鼠們需要不斷地旋轉(zhuǎn)或者抖動(dòng)它們的觸須，以探測(cè)物體的形狀、附近捕食者的特征以及地下洞穴的大小。它們以每秒鐘大約7次到8次的頻率，不斷地向前或者向后擺動(dòng)胡須。當(dāng)胡須接觸到物體后，胡須會(huì)發(fā)生不同程度的彎曲。老鼠們通過(guò)胡須觸動(dòng)物體的不同位置和彎曲程度，可以在大腦中形成一幅這個(gè)物體的三維圖形。
老鼠的胡須上沒(méi)有傳感器，因此科學(xué)家們想知道它們是怎樣通過(guò)胡須描述出一個(gè)物體形狀的。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)，美國(guó)西北大學(xué)副教授麥瑞－哈特曼和他的同事約瑟夫-所羅門(mén)發(fā)現(xiàn)，老鼠可以計(jì)算出彎曲度，或者每根胡須所發(fā)生的扭力。根據(jù)彎曲度和扭力的變化，老鼠們就能知道物體的形狀。
根據(jù)這一原理，哈特曼和所羅門(mén)用鋼絲和彈簧制造出一種每排四根長(zhǎng)短不同的人造胡須，并在每根胡須根部安裝一種測(cè)量胡須彎曲度的測(cè)量器。通過(guò)錄像機(jī)拍攝胡須旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作顯示，只要計(jì)算胡須的彎曲度和胡須扭力的變化，就可以精確描述出不同物體的形狀和結(jié)構(gòu)。
哈特曼表示，胡須如果與其它傳感器結(jié)合使用，將更加有用。比如，視力傳感器只可以用來(lái)判斷目標(biāo)物的大體位置，但胡須就可以幫助它判斷這到底是什么東西。
未來(lái)用其探測(cè)海底和行星
研究人員說(shuō)，錄像機(jī)捕捉到的胡須彎曲動(dòng)作的變化使他們精確地刻畫(huà)出一個(gè)外表物體的形狀，并可以在計(jì)算機(jī)中模擬再現(xiàn)。研究小組還成功測(cè)量了另外一種塑料胡須的彎曲動(dòng)作，它們像海豹的胡須一樣，可以精確地反映出水流的變化。這樣的胡須能夠讓水下機(jī)器人追蹤周?chē)奈矬w。
哈特曼稱：“我們以前認(rèn)為，胡須的大多數(shù)工作就是辨別或者描述物體的光滑特性，很少有人想到胡須可以用來(lái)精確描述物體的形狀。我們用一排胡須掃過(guò)一個(gè)物體，就可以繪出這個(gè)物體的形狀。到目前為止，還沒(méi)有任何其它系統(tǒng)可以達(dá)到我們的目標(biāo)”。
哈特曼還說(shuō)：“未來(lái)的行星機(jī)器人可以利用這種人造胡須，計(jì)算出登陸行星的地形以及地表特征。這種裝置對(duì)于未來(lái)火星機(jī)器人以及無(wú)人水下探測(cè)機(jī)器人，探索其它行星和海底的地形和特性都有重要意義”。
英國(guó)雷丁大學(xué)機(jī)器人控制專(zhuān)家維克托－貝科拉說(shuō)，將來(lái)有一天，胡須或許可以成為一種替代昂貴激光傳感器的廉價(jià)產(chǎn)品。瑞士蘇黎世大學(xué)的神經(jīng)生物學(xué)家米里亞姆?芬德也說(shuō)：“哈特曼等人使用胡須探測(cè)物體形狀的方法十分有趣，它好比你走過(guò)一間漆黑的房間時(shí)，伸出手來(lái)感知周?chē)闆r，這樣就不會(huì)撞到什么東西了。”