香港城市大學(xué)（城大）學(xué)者研發(fā)出仿如人類皮膚的新型觸覺(jué)傳感技術(shù)，有望改善身體有嚴(yán)重創(chuàng)傷人士的生活質(zhì)素。

上述極其精巧的技術(shù)是由城大學(xué)者領(lǐng)導(dǎo)的兩個(gè)計(jì)劃研發(fā)，令機(jī)械手靈巧如人手，能夠拿線穿針，甚至抓住豆腐而不捏碎。

首項(xiàng)研究計(jì)劃由城大生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系副教授申亞京博士領(lǐng)導(dǎo)，與香港大學(xué)合作。該計(jì)劃研發(fā)出可媲美人類皮膚的新型柔性觸覺(jué)傳感器。

研究結(jié)果刊登於學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)．機(jī)器人學(xué)》，題為「具有外力自解耦觸感超分辨率的柔性磁化皮膚」。有關(guān)研究將促進(jìn)智能假肢及人機(jī)互動(dòng)等範(fàn)疇的應(yīng)用發(fā)展。

此傳感器設(shè)置於仿照人類多層皮膚的結(jié)構(gòu)內(nèi)，其最大特點(diǎn)是具解耦的能力，即將外力自動(dòng)區(qū)分為兩類不同力量，並準(zhǔn)確量度該兩種力度，以分析或控制物體的靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 

此外，傳感器的觸感「超分辨率」可精確判斷外來(lái)刺激的位置。申博士說(shuō)：「我們利用深度學(xué)習(xí)，開(kāi)發(fā)出一種高效的觸感超分辨率算法，把外來(lái)刺激的定位精確度提高了60倍，是眾多超分辨率方法中，至今所報(bào)導(dǎo)過(guò)的最佳紀(jì)錄。」 

申博士說(shuō)：「就我們所知，這是首個(gè)同時(shí)具有自解耦和超分辨率功能的觸覺(jué)傳感器?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)將傳感器安裝在機(jī)械手上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，顯示機(jī)械手可以完成具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。例如，機(jī)械手在有外力嘗試干預(yù)的情況下，仍能非常穩(wěn)定地抓緊易碎物件如雞蛋，並在遠(yuǎn)程操控下拿線穿針。

申博士補(bǔ)充說(shuō)：「我們研發(fā)的傳感器可應(yīng)用於自行適應(yīng)抓取、靈巧操作、識(shí)別質(zhì)感、智能假肢及人機(jī)互動(dòng)等方面。媲美人類皮膚的人工柔性觸覺(jué)傳感器日漸進(jìn)步，將有助家用機(jī)械人成為我們未來(lái)日常生活的好幫手。」

另一項(xiàng)研究計(jì)劃由城大機(jī)械工程學(xué)系助理教授楊征保博士共同領(lǐng)導(dǎo)。研究團(tuán)隊(duì)在人類皮膚精巧結(jié)構(gòu)的啟發(fā)下，研發(fā)出高度敏感的觸覺(jué)傳感器陣列，有望讓皮膚受損者及截肢者重拾觸覺(jué)，並可應(yīng)用於監(jiān)測(cè)人體健康狀況上。 

團(tuán)隊(duì)研發(fā)的雙層壓電效應(yīng)觸覺(jué)傳感器陣列由兩層保護(hù)層、單層隔離層及兩層壓電感知層組成。他們也發(fā)明了「行+列」電極排列模式，可大量減省成本。  

楊博士表示：「我們研發(fā)的系統(tǒng)能即時(shí)感應(yīng)及判斷外界的刺激如扭曲、拉緊及按壓等。它的反應(yīng)速度極快，反應(yīng)時(shí)間可短至10毫秒，甚至比人體皮膚的反應(yīng)還要快！」

此觸覺(jué)傳感器非常精巧，能夠成功將豆腐抓住而不捏碎，顯示這技術(shù)有巨大潛力應(yīng)用於人機(jī)互動(dòng)界面上，可促進(jìn)智能假肢、機(jī)械手，及處理柔軟和易碎產(chǎn)品器材的發(fā)展。

該系統(tǒng)大有可能用於重建人類的觸覺(jué)系統(tǒng)，例如為皮膚受損者及截肢者重拾觸覺(jué)。此外，該傳感器亦可透過(guò)檢測(cè)微弱的動(dòng)脈脈搏，協(xié)助監(jiān)測(cè)人體健康狀況。 

團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果刊登於學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)科學(xué)》，題為「仿照人類皮膚、以無(wú)訊號(hào)串?dāng)_的行+列電極排列模式區(qū)分不同時(shí)空刺激的觸覺(jué)傳感器陣列」。 

編輯注意：

檔案名稱：Photo_01
圖片說(shuō)明：申亞京博士研發(fā)出可媲美人類皮膚的新型柔性觸覺(jué)傳感器。

檔案名稱：Photo_02
圖片說(shuō)明：楊征保博士（左）與團(tuán)隊(duì)研發(fā)出高度敏感的觸覺(jué)傳感器陣列。

檔案名稱：Photo_03
圖片說(shuō)明：申博士的團(tuán)隊(duì)將傳感器安裝在機(jī)械手上，可在遠(yuǎn)程操控下拿線穿針。

檔案名稱：Photo_04
圖片說(shuō)明：楊博士的團(tuán)隊(duì)將觸覺(jué)傳感器安裝在機(jī)械手上，能夠成功將豆腐抓住而不捏碎。

檔案名稱：needle threading.mp4
影片說(shuō)明：安裝了傳感器的機(jī)械手可在遠(yuǎn)程操控下拿線穿針。

檔案名稱：tofu.mp4
影片說(shuō)明：安裝了傳感器的機(jī)械手能夠成功將豆腐抓住而不捏碎。

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