机器人技术的研究和发展在过去几十年中取得了长足的进步，但并不一定如科幻作家所想象的那样。现代研究的重点不是让电子人主宰世界，而是让机器人在对人类有害或乏味的情况下表现出色，比如执行灾难侦察或可靠地完成重复性任务。尽管这些机器人已被证明能有效地完成物理任务，但学习与人体电荷自然互动仍然是一项挑战。
获得问题的新视角，来自Drexel University的机器人表达和创意互动技术（ExCITe）中心已经与大学合作形成了跨学科合作功能织物中心（CFF）.这项努力提供了他们的内部机器人，湖泊，在理解人类时具有独特的优势：服装。
虽然仍处于发展的早期发展，但远离时尚陈述，但服装给哈博的触感。该团队正致力于为哈博开发触摸敏感的衣服，使其能够将某些东西与肩膀上的点击区分开在潜在危险的潜在危险之中。
Richard Vallett，Ryan Young，以及Youngmoo Kim博士在兴奋中心展示了Hubo。图像信用：Drexel大学。
灵感就在房间的对面
机器人技术和纺织技术的结合听起来可能有悖常理，但实验室的首席研究人员表示，对他们来说，这种合作再自然不过了。
“当一支球队正在研究机器人学和20英尺外，另一个团队正在使用智能面料时，很长一段时间。然后一些创新的人问道，“如果我们把一些面料放在机器人上会发生什么？”“兴奋中心主任Youngmoo Kim博士说。“激动是关于拥有跨学科空间，并且有机会有很多不同类型的研究努力交叉。”
研究人员表示，这种合作正是该大学在设计ExCITe中心时所考虑的，该中心的研究人员探索了从表现力机器人（如Hubo）到创业游戏设计和电脑编织的一切。ExCITe中心的使命是“保持一个鼓励偶然交流知识和想法的环境”，这一点对于Hubo的衣柜来说是一个恰当的描述：合作开始于寻找一种比目前的PVC外壳更不易碎、更具保护性的防护罩。
“这些奇特的塑料外壳会让机器人看起来非常未来，但它们非常易碎，不能很好地保护机器人，”金说。
自2012年日本科技公司Shima Seiki向大学捐赠了16个工作站和三个电脑针织系统以来，CFF一直是兴奋的一部分。这些计算机化的针织机通过行汇集到纺织品行，类似于3D打印机层塑料。CFF的机器使用导电纱线来创造智能，柔性服装，无需额外的嵌入式电子设备。迄今为止，实验室使用该技术为储能和Wi-Fi电力收获的生产服装，甚至设计了一个智能的“腹部带”，用于期待监控收缩的母亲而无需额外的组件。但是，当它来到连衣裙时，CFF的主任Geneviévedion表示，两队都有一些难以克服的障碍。
在ExCITe中心工作的学生。图片来源：德雷塞尔大学。
Hubo穿着新织的敏感服装。图片来源：德雷塞尔大学。
学习如何为成功而着装
除了设计Hubo的服装以防止碰撞和机械磨损外，研究人员还努力设计一种可以改善Hubo与人类互动的面料。在第一项任务中，研究小组将软垫纺织品和高强度纱线结合起来，以防止日常磨损。结果是一套笨重的深灰色袖子、裤腿和衬衫。
迪翁说，这一成就不仅是他们项目的功能，而且对于整个智能纺织品的理解也很重要。虽然我们可能会像一次性或脆弱一样将纺织品视为一次性或脆弱的纺织品，但哈博的盔甲就是迄今为止这些面料可以更耐用的遗嘱，而且在这种情况下，这些面料比工业强度塑料更为耐用。
除了保护豪布的外，该团队还必须以电容式触摸传感器的形式设计触敏衣服。与计算机键盘一样，这些触摸传感器旨在感知触摸的压力和位置，并将其转换为机器的可用数据，例如移动光标，或者在哈博的情况下，回答问题，“有人碰到我吗？“
“这些别致的塑料外壳会使机器人看起来非常具有未来感，但它们非常易碎，不能很好地保护机器人。”
金永武
触感服装
对于Hubo的新衣服，传感器基本上是由导电纱编织的电路，作为布线，并由标准的非导电纱构成衣服的结构。该电路的工作原理类似于智能手机触摸屏：当一个人的皮肤按压裸露的导电纱线时，它会给机器人一种触摸感，测量触摸的位置和压力。
压力和位置告诉人类很多关于接触的信息：如果有人轻轻地拍你的肩膀，他们想引起你的注意。从背后用力推一推，传达出一个截然不同的、显而易见的信息。
虽然目标相当简单，但这一领域的新兴性质意味着团队必须从头开始工作，以确定这些传感器如何为机器人工作。很难将一个不灵活、复杂的电路设计转化为一个可以编织成柔性传感器的设计。与包含许多层独立电线的印刷电路不同，该团队的任务是想象一种使用尽可能少的层和电线的设计。Hubo的灵活性意味着他的衣服和它们的电路在Hubo移动时需要折叠和弯曲。这些限制导致了许多问题：布线如何集成到结构中并连接到外部传感控制器？传感器的编织电路如何经受反复弯曲和拉伸？传感器如何区分外部触摸和折叠或弯曲触发的触摸？传感器将如何解决诸如被清洗等实际问题？
使用触敏导电织物的电路的简化概述。图片来源：德雷塞尔大学。
“我们希望传感器像纺织品一样处理，能够折叠、拉伸和清洗，而不会退化或产生不良影响。”
理查德瓦莱特
理查德·瓦利特博士说：“我们希望传感器像纺织品一样处理，能够折叠、拉伸和清洗，而不会退化或产生不良影响。”。该项目的候选人和首席研究员。
Hubo触敏袖子和全身防护服的特写镜头。图片来源：德雷塞尔大学。
感觉就像智能手机触摸板一样工作
设计人员选择自电容作为传感方法。自电容感应记录仅从导电物体（如我们的指尖）进行触摸。大多数智能手机都使用同样的方法，这就是为什么我们必须脱掉手套发短信的原因。对Hubo的衣柜使用自电容传感意味着折叠或拉伸对传感器的无意压力不会记录为触摸。
为了探索这一新领域，团队转向了MathWorks。瓦利特说他们使用了两种方法®和Sim金宝appulink®为了在柔性传感器中模拟触摸检测。随着传感器的电路变得更加复杂，它们使用Simscape™来模拟预期的输出和性能，并减轻任何测量不确定性。
触摸传感器的工作方式与传统电容传感器不同，传统电容传感器依靠由许多低电阻导线组成的网格来测量触摸位置。取而代之的是，传感器使用一根高电阻的导电纱线，在纺织品表面蜿蜒而行。通过纱线的低电流允许从纱线路径的两端测量电压的细微变化。然后根据电压差推断出沿路径的线性距离。该小组能够通过物理手段改变传感器的电阻来调整电气行为。由裸导电纱编织成的线圈形成复杂的电气网络。通过改变针织图案和纱线组成中单个纤维的数量，团队可以在不损失性能的情况下最大限度地提高灵敏度。找到这两个因素的正确组合是关键。
Vallett说：“在我们进行任何物理测试之前，实验的参数通过Simulink模型运行。”。金宝app
可视化模型输出的能力使团队能够设计一组解耦方程，以跟踪从两个耦合电压信号测量的传感器上单次触摸的位置和压力。由于虚拟模型使他们能够理解虚拟传感器的非标准输出并识别数据趋势，因此他们能够设计和测试传感器网络，该网络可以使用一根柔性导线检测准确的触摸位置，并确保折叠和重叠的导线不会遮挡输入位置。
通过设计过程，该团队还意识到，他们测量触摸位置的全有或全无方法可能也需要修改。
迪翁说：“我们从试图非常精确地定位转变为感知敲击和手势。”。“这真的很有趣，因为我们并不是没有考虑它；我们只是试图寻求最佳解决方案。”
该团队仍在努力完善湖泊的新DUDS，但他们希望提高面料的触控精度和敏感性，并扩展其超越实验室的技术，并帮助将这些机器人与他们旨在协助的社区集成。
金说：“我们设想未来，我们的机器人将成为真正的辅助设备。”。“如果你想让一个机器人在你家里四处走动，可以倒垃圾或洗碗，它需要在比我们现在更自然的水平上与人互动。各种形式的感知，特别是触摸，都是其中的一个重要部分。”
所以，当哈博穿着他的新衣服时，你拍打他在肩膀上，当他转身看看你想要什么时不要太惊讶。
