【瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院：開發(fā)像皮膚一樣敏感的傳感器，利用顏色實(shí)現(xiàn)感知】

機(jī)器人學(xué)研究人員在開發(fā)能感知位置、壓力和溫度變化的傳感器方面已經(jīng)取得了巨大進(jìn)展，而這些對(duì)于可穿戴設(shè)備和人機(jī)界面等技術(shù)非常重要。但是，人類感知的一個(gè)特點(diǎn)是能夠同時(shí)感知多種刺激，而這是機(jī)器人一直以來難以實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)在，EPFL工程學(xué)院可重構(gòu)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室（RRL）的Jamie Paik及其同事們開發(fā)出了一種傳感器，可以感知彎曲、拉伸、壓縮和溫度變化的組合，而這一切都使用了一個(gè)簡單的概念：顏色。

被稱為ChromoSense的RRL技術(shù)依賴于一個(gè)半透明的橡膠圓柱體，其中包含染成紅色、綠色和藍(lán)色的三個(gè)部分。

設(shè)備頂部的LED通過其核心發(fā)射光，當(dāng)設(shè)備被彎曲或拉伸時(shí)，光在顏色之間的路徑上的變化會(huì)被底部的小型光譜儀接收到。

Paik說：“想象一下，你正在同時(shí)通過三根不同吸管喝三種不同口味的冰沙。如果你彎曲或扭曲吸管，你獲得的每種口味的比例會(huì)發(fā)生變化。這就是ChromoSense使用的原理——它感知通過顏色部分傳播的光隨著這些部分的幾何形狀變形而發(fā)生的變化。"

設(shè)備中的一個(gè)熱敏感部分還可以通過一種特殊的染料來檢測(cè)溫度變化，當(dāng)被加熱時(shí)，染料會(huì)失去顏色，類似于變色T恤或心情戒指中使用的染料。

這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在《自然通訊》雜志上，并被選為編輯亮點(diǎn)頁面的內(nèi)容。

Paik解釋說，雖然依賴于攝像頭或多個(gè)傳感元件的機(jī)器人技術(shù)是有效的，但它們會(huì)使可穿戴設(shè)備更重、更笨重，并且需要更多的數(shù)據(jù)處理。

她說：“為了更好地在我們的日常生活中為我們服務(wù)，軟體機(jī)器人需要能夠感知我們正在做的事情。"

“傳統(tǒng)上，速、最廉價(jià)的方法是通過基于視覺的系統(tǒng)，它們捕捉我們的所有活動(dòng)，然后提取所需的數(shù)據(jù)。ChromoSense可以實(shí)現(xiàn)更加有針對(duì)性和信息密集的讀數(shù)，傳感器可以輕松嵌入到不同材料中以完成不同的任務(wù)。"

由于其簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)和使用顏色而非攝像頭，ChromoSense有可能適用于廉價(jià)大規(guī)模生產(chǎn)。

除了輔助技術(shù)，如輔助行動(dòng)外骨骼，Paik還認(rèn)為ChromoSense在運(yùn)動(dòng)裝備或服裝中也有日常應(yīng)用，可以用來向用戶提供有關(guān)姿勢(shì)和動(dòng)作的反饋。

ChromoSense的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它能夠同時(shí)感知多種刺激，但這也可能是一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)榻怦钔瑫r(shí)施加的刺激仍然是研究人員正在努力解決的難題。目前，Paik表示他們正在致力于改進(jìn)技術(shù)，以感知局部施加的力量或材料在變形時(shí)的確切邊界。

她說：“如果ChromoSense變得流行起來，很多人都想將其作為通用的機(jī)器人感知解決方案使用，那么我認(rèn)為進(jìn)一步提高傳感器的信息密度可能會(huì)成為一個(gè)非常有趣的挑戰(zhàn)。"

展望未來，Paik還計(jì)劃嘗試不同的ChromoSense格式，該技術(shù)已經(jīng)作為圓柱形和可穿戴軟體外骨骼的一部分進(jìn)行了原型制作，但也可以想象成平面形式，更適合RRL標(biāo)志性的折紙機(jī)器人。

她總結(jié)說：“在我們的技術(shù)中，只要光能通過，任何東西都可以成為傳感器。"