機器人見多了，你見過這種嗎？
帶有電子毛發(fā)，可以感知甚至預測觸摸方向。
是的，就像人類一樣。
雖然有點“黑科技”，但是開姆尼茨理工大學納米電子材料系統(tǒng)教授、材料、結構和納米膜集成研究中心（MAIN）科學主任Oliver G. Schmidt教授領導的研究團隊已經(jīng)探索出了一種新的途徑來開發(fā)極其敏感和方向相關的3D磁場傳感器，該傳感器可以集成到電子皮膚系統(tǒng)（有源矩陣）中。
該團隊使用了一種全新的方法來實現(xiàn)3D設備陣列的小型化和集成，并朝著模仿人類皮膚的自然觸感邁出了重要一步。
施密特教授研究小組的博士生、該研究的第一作者Christian Becker說：“我們的方法允許在3D中精確的空間布置功能傳感器元件，可以在并行制造過程中大規(guī)模生產(chǎn)。這樣的傳感器系統(tǒng)很難通過已建立的微電子制造方法生成。”
相關研究登上了最新一期的Nature Communications雜志。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-29802-7
研究團隊提出的傳感器系統(tǒng)的核心是所謂的各向異性磁阻（AMR）傳感器。
傳感器主要用于精確確定磁場的變化，目前多用于汽車中的速度傳感器，或確定各種機器中運動部件的位置和角度。
為了開發(fā)高度緊湊的傳感器系統(tǒng)，研究人員利用了所謂的“微型折紙工藝”（micro-origami process）。該過程用于將AMR傳感器組件折疊成三維架構，可以解析三維的磁場矢量場。微型折紙允許大量微電子元件安裝在狹小的空間中，并將它們排列成任何傳統(tǒng)微加工技術都無法實現(xiàn)的幾何形狀。
“微型折紙工藝開發(fā)于20多年前，很高興看到這種技術的全部潛力現(xiàn)在可以用于新型微電子應用。”Oliver G. Schmidt教授感嘆到。
研究團隊將3D微型折紙磁傳感器陣列集成到單個有源矩陣中，其中每個單獨的傳感器都可以通過微電子電路方便地尋址和讀取。
“有源矩陣磁傳感器與自組裝微型折紙架構的結合是一種全新的方法，可將高分辨率3D傳感系統(tǒng)小型化和集成。”Daniil Karnaushenko博士表示，他對項目中的概念、設計和實施都做出了決定性貢獻。
據(jù)了解，該研究團隊已成功地將帶有磁根細毛的3D磁場傳感器集成到人造電子皮膚中。
電子皮膚由彈性材料制成，其中嵌入了電子設備和傳感器，這類似于與神經(jīng)交織的有機皮膚。
當頭發(fā)被觸摸和彎曲時，底層的3D磁傳感器可以檢測到磁根的運動和確切位置。也就是說，傳感器矩陣不僅能夠記錄頭發(fā)的裸露運動，還可以確定運動的確切方向。與真實的人類皮膚一樣，電子皮膚上的每一根頭發(fā)都成為一個完整的傳感器單元，可以感知和檢測附近的變化。
3D磁傳感器與磁發(fā)根之間的實時磁機耦合通過電子皮膚系統(tǒng)提供了一種新型的觸敏感知。當人類和機器人緊密合作時，這種能力非常重要。例如，機器人可以在有意接觸或意外碰撞即將發(fā)生之前，提前感知與人類同伴的交互，并提供許多細節(jié)。
近年來，機器人的擬人化逐漸成為新的發(fā)展趨勢。
比如英國Engineered Arts團隊去年推出的機器人Ameca，團隊稱之為“機器人技術的未來一面”，代表了人類機器人技術的最高水準。
看看這宛如CG特效一樣的動作表情，難怪不少網(wǎng)友都想到了恐怖谷效應。
據(jù)了解，機器人的硬件和軟件都是模塊化運行的，很容易進行升級迭代，也可以獨立運行，也就是說，有時候我們甚至不需要一個完整的機器人，可以只控制頭部，或者手臂，就能完成需求。
項目組介紹，AI目前通常還只是代碼層面的內(nèi)容，不像栩栩如生的機器人成品那樣能體現(xiàn)出戲劇性。但在軟件層面，有了AI程序和硬件層面的仿真表情技術積累，Ameca可以與任何人建立即時的融洽關系。
目前Ameca的全套運動設備還僅限于上半身，下半身仍在開發(fā)中。
除此之外，2021年，美國的創(chuàng)意機器實驗室（CreativeMachines Lab At Columbia Engineering）發(fā)表了關于EVA機器人的研究。這種新型機器人擁有一張柔軟而富有表現(xiàn)力的臉，可以對微笑等表情做出回應。
據(jù)了解，團隊使用了3D打印來制造零件，這些精準復雜的零件與EVA的頭骨無縫結合在一起。經(jīng)過數(shù)周調(diào)試，EVA可以做出微笑、皺眉或是看起來心煩意亂的表情，這些表情具有一定真實性。隨后，研究人員開始指導EVA使用人工智能對面部運動進行編程，通過“觀看”表情類視頻，通過人工智能“閱讀”他人表情，然后反映在自己“臉”上。
就像這樣：
1970年，描繪人類對機器人和非人類物體感覺的恐怖谷效應問世。該理論指出，如果一個實體“不夠擬人”，那它的類人特征 （如毛絨娃娃的臉部）就會顯眼并且容易辨認，容易獲得人類的好感。相反，如果一個實體“足夠擬人”，那它的非類人特征就會成為顯眼的部分，在人類觀察者眼中產(chǎn)生一種古怪的感覺。
如今，隨著科技的進步，基于恐怖谷效應，在比人型機器人更加擬真的領域，一些研究成果都會被劃入恐怖谷的底端，給人那種毛骨悚然的感覺。
但或許未來某天，恐怖谷效應會隨著技術的開發(fā)而被超越，對此我們拭目以待。
