未來機(jī)器人會“長”胡子 與傳感器結(jié)合可增加感知力和機(jī)動性

據(jù)美國、印度媒體日前報(bào)道，美國伊利諾伊州西北大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種觸覺裝置，它就像老鼠和海豹的胡須一樣，可以感知周圍的物體。研究人員認(rèn)為，如果將這種裝置安裝在未來機(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)或者抖動它們的觸須，以探測物體的形狀、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胡須。當(dāng)胡須接觸到物體后，胡須會發(fā)生不同程度的彎曲。老鼠們通過胡須觸動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。
老鼠的胡須上沒有傳感器，因此科學(xué)家們想知道它們是怎樣通過胡須描述出一個(gè)物體形狀的。通過計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)，美國西北大學(xué)副教授麥瑞－哈特曼和他的同事約瑟夫-所羅門發(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，哈特曼和所羅門用鋼絲和彈簧制造出一種每排四根長短不同的人造胡須，并在每根胡須根部安裝一種測量胡須彎曲度的測量器。通過錄像機(jī)拍攝胡須旋轉(zhuǎn)的動作顯示，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。
未來用其探測海底和行星
研究人員說，錄像機(jī)捕捉到的胡須彎曲動作的變化使他們精確地刻畫出一個(gè)外表物體的形狀，并可以在計(jì)算機(jī)中模擬再現(xiàn)。研究小組還成功測量了另外一種塑料胡須的彎曲動作，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)器人追蹤周圍的物體。
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精確描述物體的形狀。我們用一排胡須掃過一個(gè)物體，就可以繪出這個(gè)物體的形狀。到目前為止，還沒有任何其它系統(tǒng)可以達(dá)到我們的目標(biāo)”。
哈特曼還說：“未來的行星機(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。這種裝置對于未來火星機(jī)器人以及無人水下探測機(jī)器人，探索其它行星和海底的地形和特性都有重要意義”。
英國雷丁大學(xué)機(jī)器人控制專家維克托－貝科拉說，將來有一天，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：“哈特曼等人使用胡須探測物體形狀的方法十分有趣，它好比你走過一間漆黑的房間時(shí)，伸出手來感知周圍情況，這樣就不會撞到什么東西了。”