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人工智能：新的摩擦定律，讓機器人具備更精細的觸覺
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人工智能：新的摩擦定律，讓機器人具備更精細的觸覺
圖片來源：Lilian Hsiao
從工廠的裝配線到醫藥領域，機器人設備已經被廣泛應用於各處。盡管如此，工程師們依舊很難計算機器人在抓取物體時產生的摩擦，對於在潮濕的環境中發生的抓取行為尤其如此。現在，研究人員發現了一種新的物理定律，可用於解釋並分析這種摩擦，這將進一步推動機器人技術在各領域的發展。
美國北卡羅萊納州立大學（North Carolina State University）化學與生物分子工程學助理教授，及這項研究論文的通訊作者Lilian Hsiao說：“這項工作為開發更可靠，功能更強大的觸摸和機器人設備打開了大門，這些設備將應用於遙控外科手術和製造業等領域中。”
最關鍵的問題是所謂的彈性流體動力潤滑（elastohydrodynamic lubrication，EHL）摩擦，這個摩擦主要發生在兩個固體表麵間存在一層薄薄的流體，並相互接觸時。當你將兩個指尖相互摩擦，由於兩指尖的皮膚上自然存在一層薄薄的油脂，這時的摩擦就是EHL。此外，當機械爪舉起塗有油的物體時，或是外科手術裝置在人體內部工作時，這種摩擦都會發生。
圖片來源：pixabay
這種摩擦之所以重要的一個原因是，它可以幫助我們穩穩地抓住東西不會掉下來。
Hsiao說：“對人類來說，理解這種摩擦是個很直觀的過程，我們清洗沾滿肥皂泡的盤子時就能感受得到。但是在開發控製機器人抓握能力所需的材料時，要理解分析EHL摩擦是極其困難的。”
想要開發能控製EHL摩擦的材料，工程師們需要一個能夠廣泛應用於各種模式、材料和動態操作情況下的框架。而這正是研究者們所發現的。
圖片來源：pixabay
Hsiao說：“隻要物體的表麵存在紋理，該定律就可以用來解釋EHL摩擦，並且可以應用於許多不同的軟係統中。”
這裏所說的表麵紋理可以是任意的，不管是手指尖上的略微凸起，或是機器人工具表麵上的凹槽。
這項新的物理原理是由Hsiao和她的研究生Yunhu Peng共同提出的，Peng也是論文的第一作者。他們用了四個方程來分析這一物理過程中所有的力，並以此來理解EHL摩擦。論文中，研究團隊在人的手指、仿生機器人指尖，以及用來測量摩擦力的摩擦流變儀這三個係統中證明了該定律。
Hsiao說：“研究結果對於有精密控製要求的機械手非常有用，這可以使它們更可靠地應用於製造業。在遙控外科領域中這一發現也有顯著的作用，比如讓外科醫師可以遠程控製機器人設備來執行外科手術。我們認為這是在人造係統中理解觸摸和控製觸摸的一個非常重大的進步。”
翻譯：顧晨月
審校：魏瀟
引進來源：NORTH CAROLINA STATE UNIVERSITY
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圖片來源：Lilian Hsiao
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美國北卡羅萊納州立大學（North Carolina State University）化學與生物分子工程學助理教授，及這項研究論文的通訊作者Lilian Hsiao說：“這項工作為開發更可靠，功能更強大的觸摸和機器人設備打開了大門，這些設備將應用於遙控外科手術和製造業等領域中。”
最關鍵的問題是所謂的彈性流體動力潤滑（elastohydrodynamic lubrication，EHL）摩擦，這個摩擦主要發生在兩個固體表麵間存在一層薄薄的流體，並相互接觸時。當你將兩個指尖相互摩擦，由於兩指尖的皮膚上自然存在一層薄薄的油脂，這時的摩擦就是EHL。此外，當機械爪舉起塗有油的物體時，或是外科手術裝置在人體內部工作時，這種摩擦都會發生。
圖片來源：pixabay
這種摩擦之所以重要的一個原因是，它可以幫助我們穩穩地抓住東西不會掉下來。
Hsiao說：“對人類來說，理解這種摩擦是個很直觀的過程，我們清洗沾滿肥皂泡的盤子時就能感受得到。但是在開發控製機器人抓握能力所需的材料時，要理解分析EHL摩擦是極其困難的。”
想要開發能控製EHL摩擦的材料，工程師們需要一個能夠廣泛應用於各種模式、材料和動態操作情況下的框架。而這正是研究者們所發現的。
圖片來源：pixabay
Hsiao說：“隻要物體的表麵存在紋理，該定律就可以用來解釋EHL摩擦，並且可以應用於許多不同的軟係統中。”
這裏所說的表麵紋理可以是任意的，不管是手指尖上的略微凸起，或是機器人工具表麵上的凹槽。
這項新的物理原理是由Hsiao和她的研究生Yunhu Peng共同提出的，Peng也是論文的第一作者。他們用了四個方程來分析這一物理過程中所有的力，並以此來理解EHL摩擦。論文中，研究團隊在人的手指、仿生機器人指尖，以及用來測量摩擦力的摩擦流變儀這三個係統中證明了該定律。
Hsiao說：“研究結果對於有精密控製要求的機械手非常有用，這可以使它們更可靠地應用於製造業。在遙控外科領域中這一發現也有顯著的作用，比如讓外科醫師可以遠程控製機器人設備來執行外科手術。我們認為這是在人造係統中理解觸摸和控製觸摸的一個非常重大的進步。”
翻譯：顧晨月
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