ai|打造线下版元宇宙!机器人VR助力远程做核酸,登上Science子刊( 二 )


那么 , 能否在医生和机器人之间共享触觉 , 让机器人能将现场的触觉反馈同步给远程的医护人员呢?
将电子皮肤作为无线人机系统应用到机器人VR中的研究项目由此启动 。
研究人员提出了一个设想 , 只要“贴上”智能电子皮肤 , 医生远程操控机器人时 , 就可以通过视觉、听觉、触觉全方位感知 , 近似于零距离感受手术过程 , 并且这在一定程度上 , 会降低手术机器人认证医生的标准 。

▲电子皮肤在智能机器人虚拟现实中的应用演示不过要将设想变为现实 , 还需跨过不少难关 。
在机器人VR项目进展中 , 于欣格团队遇到的最大问题是 , 机器人和人体的双向反馈环节 。 这也是项目进展中花费时间最长的环节 。
核心难点有两处:一是电子皮肤捕捉到人体动作后 , 如何将这个动作的指令精准传递给机器人?二是如何将机器人获得的触觉精准反馈给人类?
除此之外 , 机器人VR研究过程不仅涉及于欣格团队擅长的生物医学工程 , 还会涉及材料、电路、力学优化、有线反馈通路、软件开发及界面优化等 。
因此 , 他们联合大连理工大学、清华大学和中国电子科技大学的多位优秀人才通力合作 , 最终在这样庞大的应用工程型项目中取得进展 。
二、皮肤还可以变上衣 , 震动映射触觉反馈回到研究本身 , 新型电子皮肤的控制面板整体尺寸为57mm x 39mm x 0.8mm 。
研究人员在电子皮肤中采用了多层堆叠布局 , 其中一层肤色弹性硅(聚二甲基硅氧烷 , PDMS)可用作皮肤的软黏合剂 , 由聚酰亚胺(PI)互连一系列芯片和传感器 , 包括电阻器、电容器、蓝牙模块、微控制器单元(MCU)、电桥和研究人员自主开发的软传感器、执行器 。

▲CL-HMI电子皮肤的组成结构电子皮肤中的设计均根据完善的力学设计规则成丝状蛇形结构 , 从而使整个系统具有可拉伸性 。 另一层肤色弹性硅(PDMS)用来封装所有功能组件 。

▲电子皮肤中的蛇形结构设计于欣格说:“电子皮肤的最终形态取决于我们想要实现的功能 , 它可以是一个近乎无感的小贴片 , 也可以是一副手套、一件上衣或者一件连体衣 。 ”
延伸到机器人VR , 论文写道 , 研究人员佩戴四个电子皮肤集成的贴片来控制一个13自由度的人形机器人 , 这个机器人能够完成人类的大部分动作 。
通过配备相应传感器 , 机器人能同步体验来自前臂、上臂、大腿、大腿侧面、腹部的压力 。
实验过程中 , 还能根据具体应用 , 自由选择弯曲传感器和触觉致动器的数量 , 同时佩戴VR设备 , 同步机器人电子眼获取的视觉信息 。
如此一来 , 机器人VR系统就可以作为在无线操作模式下远程控制机器人的操作平台 。

▲手套形状的电子皮肤操纵遥控车模拟实验关于触觉反馈的实现方式 , 于欣格说:“我们通过不同的震动强度以及频率来代替触觉 。 ”震动的范围可能是从低频敲击式的震动到类似于手机震动的状态 。
在研究过程中 , 研究人员会为使用者建立映射标准 , 使用者经过训练和熟悉后能够逐渐适应震动反馈 , 但目前为止 , 映射标准会因身体部位、使用者等多种因素而异 。 于欣格告诉智东西 , 他们也正在探索实现更真实映射的技术 。
三、通过互联网传输 , 不到50毫秒就可轻松响应除了触觉感知外 , 机器人VR系统的无线传输功能同样神奇 。
这块电子皮肤上安装了7个弯曲传感器和5个执行器 。 这些传感器和执行器可以直接连接到电子皮肤中MCU的模拟数字转换器(ADC)和通用型输入/输出(GPI/O)接口 , 用于多通道传感和驱动 。

相关经验推荐