《電子技術應用》
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從傳遞疼痛到自主修復,電子皮膚離人類皮膚還遠嗎?

2021-01-03
來源:互聯(lián)網(wǎng)

  電子皮膚,是對人類皮膚進行模擬甚至是還原,從而使機器人擁有像人類一樣的觸覺。

  通常情況下,為了模仿人類皮膚的功能和機械特性、能夠像衣服一樣附著在設備表面,電子皮膚多由輕薄、透明、柔軟、拉伸性優(yōu)良的材料制成。

  理想的電子皮膚應具有快速響應的觸覺感知和反饋能力、良好的擴展性和耐用性。

  早在 2018 年,英國《每日郵報》6 月 22 日報道稱,研究人員已經(jīng)打造出一種能感知疼痛和觸感的電子皮膚,包裹這種電子皮膚的假體能夠有效幫助截肢者避免受傷。

  這種電子皮膚是由橡膠和織物打造的薄層,它能夠覆蓋假手的指尖并且產(chǎn)生電脈沖。當電子皮膚與物體接觸時,這些微小的脈沖就會刺激假肢中的神經(jīng)來模擬一種真實的觸感。

  約翰 - 霍普金斯大學畢業(yè)生 Luke Osborn 說:“感知疼痛對于功能齊全的肢體來說是至關重要的,因為這種感覺可以幫助我們躲避危險、保護我們的身體。疼痛當然是令人討厭的,但是它也是目前截肢者缺少的重要防護性觸感。”

  該電子皮膚的問世,在很大程度上給截肢者帶來了希望,也許在不久的將來,截肢者可以想正常人一樣生活,進而放下心中的不平衡。

  在 2019 年 7 月 18 日,新加坡國立大學的一個研究小組在新一期美國《科學·機器人學》雜志上報告說,他們從人類的感覺神經(jīng)系統(tǒng)獲得靈感,歷時一年半開發(fā)出一種名叫“異步編碼電子皮膚”的人工皮膚。

  該電子皮膚采用的是和傳統(tǒng)電子皮膚不一樣的構(gòu)造。它的傳感器不像傳統(tǒng)電子皮膚那樣是互相連接的,而是讓所有傳感器都可以連接到一個共同的導體,且每個傳感器獨立工作。

  這樣一來,只要傳感器和導體之間存在一個連接,ACES 使能的電子皮膚就可以繼續(xù)工作,從而不容易受到損傷的影響,而且還可以進一步擴大接收器數(shù)量,實現(xiàn)大范圍感知。

  此外,該電子皮膚作為一種神經(jīng)模擬架構(gòu),可以同時傳輸熱觸覺信號,同時保持極低的延遲。

  基于它的構(gòu)造,與傳統(tǒng)的電子皮膚相比,其最突出的優(yōu)點就是超強的反應能力和抗損能力。

  異步編碼電子皮膚是人類在電子皮膚領域的一大重要成果,意味著電子皮膚更進一步地接近人類皮膚。

  在今年 12 月 1 日,據(jù)國外媒體報道,目前,專家指出,現(xiàn)已研制出一種結(jié)實、有彈性、靈敏度較高的人造皮膚,可以自修復 5000 多次,未來可用于假肢修復。

  該電子皮膚是由沙特阿拉伯國王阿卜杜拉科技大學研制的。研究小組稱,未來這種電子皮膚可用于監(jiān)控人體健康或者建造飛機,因為它和人類皮膚一樣敏感。雖然這不是科學家第一次嘗試以電子方式復制人類皮膚,但之前的嘗試都無法與該產(chǎn)品相媲美。

  這款電子皮膚可以感知 20 厘米范圍內(nèi)的物體,在 0.1 秒內(nèi)做出反應,并自修復 5000 多次。這是此前任何電子皮膚都不能做到的。

  從傳遞痛苦到可自主修復,電子皮膚經(jīng)歷了一次又一次的改變,盡管目前電子皮膚離人類皮膚還相差很遠,但相信隨著人類不斷的深入研究,在未來的不久,電子皮膚一定會成為人類的福音。


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