美國德州大學奧斯汀分校（The University of Texas at Austin）的工程師團隊，近日發表一項名為「脆弱物體抓取觸覺感測」（Fragile Object Grasping with Tactile Sensing, FORTE）的創新技術，成功開發出一款超靈敏機械手臂，能輕柔地拿起如洋芋片、覆盆莓等易碎物品，而不會將其壓碎。
這項研究的主要作者，德州大學博士生 Siqi Shang 表示，這項技術有潛力提升機器人在需要輕柔觸碰時的表現，尤其是在醫療照護和製造業等領域。她指出，現階段的機器人在執行家中大型動作已具備一定能力，但在精細和靈巧的動作上仍有困難。例如，機器人可以摺疊襯衫，但可能難以小心地拿起眼鏡，或從雜貨中取出水果。
FORTE 機械手臂的靈感來自魚鰭的鰭條效應。其手指採用先進的 3D 列印技術製成，內部具有空心的氣道，作為觸覺感測器。當手指接近並抓取物體時，內部的氣道會產生變化，進而引起氣壓變化。這些氣壓變化會被小型感測器偵測到，為機械手臂提供即時的力量回饋，使其能夠判斷物體是否正在滑落。
研究團隊表示，這種感測訊號使機器人能夠擁有觸覺，從而小心地處理物體。他們在總共 31 種物體上測試了這款機械手臂，包括覆盆莓和洋芋片等易碎物品，以及果醬罐和撞球等容易滑動的物體，還有湯罐和蘋果等日常用品。
實驗結果顯示，FORTE 系統的表現優於傳統依賴視覺回饋的夾爪。在單次抓取實驗中，FORTE 系統的成功率達到 91.9%。此外，它還能以 100% 的精確度偵測到 93% 的滑動事件。這表示機械手臂不會錯誤地判斷滑動，並且只在必要時調整其抓握力道，避免因過度用力而損壞物體。
研究團隊強調，滑動感測能力是 FORTE 機械手臂的關鍵優勢，因為目前只有少數機器人夾爪能夠偵測到滑動，但沒有任何一款夾爪能像 FORTE 一樣快速。
此外，FORTE 機械手臂的手指比同類裝置更耐用，使用壽命更長。其 3D 列印感測器也易於客製化。這項技術有潛力改善各行各業的機器人應用，尤其是在需要精細處理的領域。例如，在食品加工業，配備觸覺感測器的機器人可以處理水果、蔬菜或烘焙食品等易碎物品。在醫療照護領域，它們可以操作精密的醫療工具或生物樣本。在製造業，它們可用於處理電子產品或玻璃器皿等精密零件。
德州大學電機與電腦工程助理教授 Lillian Chin 博士表示，人類在拿起物體時會使用恰到好處的力道，太用力會壓碎物體，太小力則會讓物體從手中滑落。她指出，目前大多數現有的力感測器都缺乏達到理想靈敏度所需的速度和精確度。而 FORTE 的感測器，其運作時間尺度更接近人類手部感測器。
該研究已發表在《IEEE Robotics and Automation Letters (RA-L)》期刊上。
