【导读】：立命馆大学的研究人员开发了一种柔软的机器人微指，可以通过触觉感应与昆虫进行交互。
人机交互不仅允许机器人与人类互动，还允许与环境互动。例如，微型机器人可以与昆虫互动，并测量它们在飞行或行走过程中施加的力。然而，这种相互作用不是直接的，微型机器人主要测量昆虫的行为。现在，来自日本的研究人员开发了一种柔软的微型机器人手指，可以让人类直接与昆虫互动。这可以实现以前无法达到的规模上的人与环境的互动。
人类一直对与他们不同的尺度着迷，从恒星、行星和星系等巨型物体到微小的世界：昆虫、细菌、病毒和其他微观物体。虽然显微镜使我们能够观察和观察微观世界，但仍然很难直接与之互动。
然而，人机交互技术可能会改变这一切。例如，微型机器人可以在比我们小得多的尺度上与环境互动。微型传感器已被用于测量昆虫在飞行或步行等活动中施加的力。然而，到目前为止，大多数研究只关注测量昆虫的行为，而不是昆虫与微传感器的直接相互作用。
在这种背景下，日本立命馆大学的研究人员现在已经开发出一种柔软的微型机器人手指，可以与微观世界进行更直接的互动。该研究由小西聪教授领导，“触觉微型手指是通过使用液态金属柔性应变传感器实现的。柔软的气动球囊致动器充当人造肌肉，允许传感器的控制和手指般的运动。使用机器人手套，人类用户可以直接控制微指。这种系统允许与昆虫和其他微观物体进行安全的相互作用，“小西教授解释说。
微指与昆虫的相互作用。（a） 微指与昆虫（药丸虫）相互作用示意图。（b） 一张发达的微型手与五个微型手指的照片。这项研究的重点是单个微指，而照片中的微手（b）暗示了通过触觉遥控机器人系统进行人手与昆虫互动的潜力。
使用他们新开发的微型机器人装置，研究小组研究了药丸虫作为昆虫代表性样本的反作用力。使用吸力工具将药丸虫固定到位，并使用微指施加力并测量虫子腿部的反作用力。
用于药丸虫子主动力感应的微型手指传感器
由日本立命馆大学的科学家创建，每个扁平矩形设备仅长12毫米，宽3毫米，厚490微米（百万分之一米）。其中五个被整合到一个设备中，该设备本质上是一个具有柔软、灵活的手指的机器人手。每个手指内都有一个气球状气动执行器，以及一个液态金属应变片。
用户在自己的手指上佩戴特殊的传感器，测量手指弯曲运动的速度、程度和方向。这些数据被实时中继到相应的微指，使它们相应地弯曲。如果它们向上压在向后压的物体上，应变片会测量该物体施加的力。
图显示了用于药丸虫的主动力感应的发达微型手指的照片。图a-c分别显示了微指初始状态和弯曲运动的俯视图和侧视图的照片。微型手指由聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成，并与PBA和应变传感器集成在一起，使用液态金属电阻应变传感器使用由填充在微通道中的液态金属组成的电阻器，该微通道与用于微指的气动球囊致动器结构一起制造。
开发了微指（长12毫米，宽3毫米，厚490微米），用于药丸虫的主动力感应。（a） 微型手指俯视图的照片。（b） 微指初始状态的侧视图。（c） 微指弯曲运动的侧视图。
从药丸虫腿部测量的反作用力约为10 mN（毫牛顿），这与先前的估计值一致。虽然这是一项具有代表性的研究和概念验证，但这一结果显示出实现人类与微观世界的直接互动的巨大希望。此外，它甚至可以在增强现实（AR）技术中应用。使用机器人手套和微指等微传感工具，可以实现许多关于微尺度上人与环境相互作用的AR技术。
“使用我们的应变感应微型手指，我们能够直接测量药丸虫腿和躯干的推动运动和力 - 这是以前无法实现的！我们预计我们的结果将导致微指 - 昆虫相互作用的进一步技术发展，导致人类 - 环境相互作用在更小的尺度上，“小西教授评论道。