日本学者开发史上最小机械手指,可以给昆虫挠痒痒,还能感受到昆虫肚子的触感

大数据文摘 2022-11-25 18:23

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总的来说,人类的体积是有点大的,这让我们和世界少了很多互动。


比如我们想跟养的狗狗互动一下,我们可以摸摸它的头,rua一下它的肚子。


如果我们想和一只蚂蚁互动……



你可能在毫无感觉的情况下,就把蚂蚁给弹飞了,这显然不是我们跟蚂蚁互动的方式,比如对于昆虫学家来说,可能就需要借助工具和放大镜了。


为了能够跟更小的生物互动,在最近发表在《科学报告(Scientific Reports)》上的一篇论文中,来自日本立命馆大学的机器人专家展示了一种带触觉反馈的遥控操作系统,该系统将人类的手指与一个微型手指连接起来,让使用者能够与小昆虫正常互动。


你甚至可以摸一摸小虫子的肚子,感受它的柔软。


史上最小的微型手指


这篇论文名为《通过柔软的微指对小昆虫作用力的主动触觉感知,实现微指与昆虫的相互作用》。



研究中提出的微型手指(微指),大小只有12毫米长,3毫米宽,490微米厚。每个微指的内部是一个安装了一个气囊,它是一个可以用空气增压的空心空间。



由于气囊位于微指的顶部,充气时,它会向上凸起,导致微指向下弯曲。当压力降低时,微指会回到原来的位置,这样就实现了手指的弯曲与伸直。


微指上还有一条充满液态金属的单独通道,当微指弯曲时,通道拉长,液体金属就变少,通过测量金属的电阻,你可以知道手指被弯曲了多少,这种驱动和力感应的结合意味着,人的触觉系统可以用作力反馈接口:当你移动手指时,微指也会移动,同时力也可以传递回给你,让你感受到微指的感觉。



来自科幻小说的设想


科幻小说黄金时代的粉丝们会认为这个系统是沃尔多 · F · 琼斯(Waldo F. Jones)的同步手指活动的一个设想,尽管这个概念在科幻小说中有更深的根源:

我突然想到:我可以为我的手做微型手。我可以给它们做和我现在的手一样的手套,用同样的系统把它们连接到比我的手臂小十倍的把手上,然后……我将拥有真正的微型手臂,它们将把我的动作删减200倍。有了这双手,我就会闯入一个他们只看到过的、但别人的手都不曾涉足的小天地。我要开始工作了。


这一科幻设想现在走进了现实,在论文中,一种西瓜虫(学名鼠妇)被作为一种代表性昆虫加以说明。


微小的手指移动并对躺在地上的西瓜虫施加力量。西瓜虫会对外力做出反应,作用于微型手指,微型手指可以通过它们的应变传感器来检测西瓜虫的反作用力,微指的主动感应使微指与昆虫的相互作用成为可能。


通过这一系统,研究人员能够成功地确定,“西瓜虫”可以通过它们的腿施加大约10微牛的力,这与使用其他技术估计的力大致相同。



尽管这只是概念研究的一个证明,但这里的潜力足够令人感到兴奋,因为世界上还有很多地方,人类尚未真正接触到。


相关报道:

https://spectrum.ieee.org/insect-haptic-teleoperation
https://www.nature.com/articles/s41598-022-21188-2


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