【導讀】：立命館大學的研究人員開發了一種柔軟的機器人微指，可以通過觸覺感應與昆蟲進行互動。
人機互動不僅允許機器人與人類互動，還允許與環境互動。例如，微型機器人可以與昆蟲互動，并測量它們在飛行或行走過程中施加的力。然而，這種互相作用不是直接的，微型機器人主要測量昆蟲的行為。現在，來自日本的研究人員開發了一種柔軟的微型機器人手指，可以讓人類直接與昆蟲互動。這可以實作以前無法達到的規模上的人與環境的互動。
人類一直對與他們不同的尺度着迷，從恒星、行星和星系等巨型物體到微小的世界：昆蟲、細菌、病毒和其他微觀物體。雖然顯微鏡使我們能夠觀察和觀察微觀世界，但仍然很難直接與之互動。
然而，人機互動技術可能會改變這一切。例如，微型機器人可以在比我們小得多的尺度上與環境互動。微型傳感器已被用于測量昆蟲在飛行或步行等活動中施加的力。然而，到目前為止，大多數研究隻關注測量昆蟲的行為，而不是昆蟲與微傳感器的直接互相作用。
在這種背景下，日本立命館大學的研究人員現在已經開發出一種柔軟的微型機器人手指，可以與微觀世界進行更直接的互動。該研究由小西聰教授上司，“觸覺微型手指是通過使用液态金屬柔性應變傳感器實作的。柔軟的氣動球囊緻動器充當人造肌肉，允許傳感器的控制和手指般的運動。使用機器人手套，人類使用者可以直接控制微指。這種系統允許與昆蟲和其他微觀物體進行安全的互相作用，“小西教授解釋說。
微指與昆蟲的互相作用。（a） 微指與昆蟲（藥丸蟲）互相作用示意圖。（b） 一張發達的微型手與五個微型手指的照片。這項研究的重點是單個微指，而照片中的微手（b）暗示了通過觸覺遙控機器人系統進行人手與昆蟲互動的潛力。
使用他們新開發的微型機器人裝置，研究小組研究了藥丸蟲作為昆蟲代表性樣本的反作用力。使用吸力工具将藥丸蟲固定到位，并使用微指施加力并測量蟲子腿部的反作用力。
用于藥丸蟲子主動力感應的微型手指傳感器
由日本立命館大學的科學家建立，每個扁平矩形裝置僅長12毫米，寬3毫米，厚490微米（百萬分之一米）。其中五個被整合到一個裝置中，該裝置本質上是一個具有柔軟、靈活的手指的機器人手。每個手指内都有一個氣球狀氣動執行器，以及一個液态金屬應變片。
使用者在自己的手指上佩戴特殊的傳感器，測量手指彎曲運動的速度、程度和方向。這些資料被實時中繼到相應的微指，使它們相應地彎曲。如果它們向上壓在向後壓的物體上，應變片會測量該物體施加的力。
圖顯示了用于藥丸蟲的主動力感應的發達微型手指的照片。圖a-c分别顯示了微指初始狀态和彎曲運動的俯視圖和側視圖的照片。微型手指由聚二甲基矽氧烷（PDMS）制成，并與PBA和應變傳感器內建在一起，使用液态金屬電阻應變傳感器使用由填充在微通道中的液态金屬組成的電阻器，該微通道與用于微指的氣動球囊緻動器結構一起制造。
開發了微指（長12毫米，寬3毫米，厚490微米），用于藥丸蟲的主動力感應。（a） 微型手指俯視圖的照片。（b） 微指初始狀态的側視圖。（c） 微指彎曲運動的側視圖。
從藥丸蟲腿部測量的反作用力約為10 mN（毫牛頓），這與先前的估計值一緻。雖然這是一項具有代表性的研究和概念驗證，但這一結果顯示出實作人類與微觀世界的直接互動的巨大希望。此外，它甚至可以在增強現實（AR）技術中應用。使用機器人手套和微指等微傳感工具，可以實作許多關于微尺度上人與環境互相作用的AR技術。
“使用我們的應變感應微型手指，我們能夠直接測量藥丸蟲腿和軀幹的推動運動和力 - 這是以前無法實作的！我們預計我們的結果将導緻微指 - 昆蟲互相作用的進一步技術發展，導緻人類 - 環境互相作用在更小的尺度上，“小西教授評論道。