该发现最近发表在科学杂志《科学机器人》上，标题为“用于具有力自解耦功能的超分辨率触觉传感的软磁性皮肤”。

模仿人体皮肤的特征

人体皮肤的主要特征是其感知剪切力的能力，剪切力是指使两个物体在接触时彼此滑动或滑动的力。通过感知剪切力的大小，方向和细微变化，我们的皮肤可以充当反馈，使我们可以调整如何用手和手指稳定地握住物体或握紧物体的程度。

为了模仿人类皮肤的这一重要特征，香港大学（HKU）的研究人员开发了一种新颖的柔性触觉传感器。该传感器为多层结构，如人的皮肤，并包括一层柔软且经过特殊磁化处理的薄膜，其顶层厚度约为0.5毫米。当外力施加在其上时，它可以检测到由于薄膜变形而产生的磁场变化。更重要的是，它可以将外力自动“解耦”或分解为两个分量-法向力（垂直于对象施加的力）和剪切力，分别提供这两个力的精确测量值。解耦外力很重要，因为每个力分量对对象都有自己的影响。并且有必要知道每个力分量的准确值以分析或控制对象的静止或运动状态。

深度学习提高了准确性

此外，该传感器还具有另一个类似于人类皮肤的特征-触觉“超分辨率”，可使其尽可能精确地定位刺激物的位置。研究人员表示：“我们通过深度学习开发了一种有效的触觉超分辨率算法，并将接触位置的定位精度提高了60倍，这是迄今为止报道的超分辨率方法中最好的。”这种有效的触觉超分辨率算法可以帮助提高具有最少数量感测单元的触觉传感器阵列的物理分辨率，从而减少布线数量和信号传输所需的时间。研究人员补充说：“据我们所知，这是第一个同时实现自解耦和超分辨率能力的触觉传感器。”

带有新传感器的机械手完成了具有挑战性的任务

通过将传感器安装在机器人抓手的指尖，该团队证明了机器人可以完成具有挑战性的任务。例如，机器人抓爪稳定地抓紧像鸡蛋一样的易碎物体，而外力试图将其拖走，或者通过远距离操作将针穿入针头。该传感器具有超分辨率，可以帮助机械手抓住物体时调节接触位置。机械臂可以根据触觉传感器的力解耦能力来调节力的大小。

传感器还可以很容易地扩展为传感器阵列的形式，甚至可以覆盖未来覆盖机器人整个身体的连续电子皮肤。可以通过更改传感器顶层（磁性膜）的磁化方向来调整传感器的灵敏度和测量范围，而无需更改传感器的厚度。这使电子皮肤在不同部位具有与人体皮肤一样的不同灵敏度和测量范围。

而且，与其他触觉传感器相比，该传感器的制造和校准过程要短得多，从而便于实际应用。

这种拟议的传感器可能有益于机器人领域的各种应用，例如自适应抓握，灵巧的操纵，纹理识别，智能假肢和人机交互。具有皮肤可比性的软人工触觉传感器的进步可以使家用机器人成为现实。成为人们日常生活的一部分。