3D打印机如何赋予机器人柔软的触感

软皮覆盖物和触摸传感器已成为机器人的一项有前途的功能，它们对于人类交互来说既更安全、更直观，但它们价格昂贵且难以制造。最近的一项研究表明，可以使用3D打印机高效地制造由热塑性聚氨酯制成的兼作传感器的软皮垫。

“机器人硬件可能涉及很大的力和扭矩，因此如果它要直接与人类交互或在人类环境中使用，它就需要变得非常安全，”该项目负责人、电气与计算机工程教授JoohyungKim说。诺伊大学厄巴纳-香槟分校。“预计软皮将在这方面发挥重要作用，因为它可用于机械安全合规性和触觉传感。”

据《IEEE机器人学汇刊》杂志报道，3D打印垫既可用作机械臂的软皮肤，又可用作基于压力的机械传感器。这些垫具有气密密封并连接到压力传感器。就像被挤压的气球一样，垫子在接触到物体时会变形，排出的空气会激活压力传感器。

Kim解释道：“触觉机器人传感器通常包含非常复杂的电子设备阵列，而且非常昂贵，但我们已经证明，功能性、耐用的替代品可以非常便宜地制造出来。此外，由于这只是对3D打印机重新编程的问题，所以同样的技术可以轻松地对不同的机器人系统进行定制。”

研究人员证明，此功能自然可以用于安全：如果垫检测到危险区域(例如关节)附近的任何物体，手臂就会自动停止。它们还可以用于机器人将触摸和点击解释为指令的操作功能。

由于3D打印零件的制造相对简单且成本低廉，因此它们可以轻松适应新的机器人系统并进行更换。Kim指出，在清洁和维护零件成本昂贵或不可行的应用中，此功能是理想的。

“想象一下，你想使用软皮机器人在医院环境中提供协助，”他说。“它们需要定期消，或者需要定期更换皮肤。无论哪种方式，都会产生巨大的成本。然而，3D打印是一个非常可扩展的过程，因此可以廉价地制造可互换的部件，并且可以轻松地安装和拆卸机器人的身体。”

像新垫提供的触觉输入是机器人传感和控制中相对未被探索的方面。Kim希望这种新制造技术的简便性能够激发更多人的兴趣。

“目前，计算机视觉和语言模型是人类与机器人系统交互的两种主要方式，但需要更多有关物理交互的数据，或&luo;力级&ruo;数据，”他说。“从机器人的角度来看，这些信息是与其环境最直接的交互，但很少有用户(主要是研究人员)考虑这一点。收集这些力级数据是我和我的团队的目标任务。”