《美科学家开发电子机器人“皮肤”:比人类的还敏感》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 姜山
  • 发布时间:2018-08-13
  • 【环球网科技综合报道】据外媒New Atlas报道,我们已经听说过柔性电子“皮肤”可以让机器人或假肢具有类似人类的触觉。然而,现在德克萨斯大学阿灵顿分校的科学家们声称他们开发的“皮肤”比具有比人类更好的触觉敏感。

    由Zeynep ?elik-Butler教授领导的团队创建的“智能皮肤”融合了数百万由0.2微米厚的氧化锌纳米棒制成的微小柔性传感器(相比之下,人类毛发直径约为40至50微米)。每个传感器都是自供电的,无需外部电压。它们中的很多都被包裹在一层耐化学和防潮的聚酰亚胺弹性层中,从而形成柔性和防水的“皮肤”。即使对聚酰亚胺施加微小的压力,该区域中的纳米棒传感器也会通过弯曲来检测压力。

      因此,“皮肤”对其接触的表面变化非常敏感 - 它还可以检测温度的变化。该材料最终可以应用于机器人抓手,假肢的手指,或甚至仅仅是手持传感装置。

      “这些传感器非常敏感,如果刷过部分指纹,该技术可以帮助确定那个人是谁,”?elik-Butler表示。“正如我的学生所说的那样,想象一下人们能够通过这个机器人确定一个人的身份的场景。”

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    • 编译者:冯瑞华
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    • 英国格拉斯哥大学科学家找到一种新方法,可以将由砷化镓制成的微型半导体打印到柔性塑料表面,所得设备的性能可与目前市场上最好的传统光电探测器媲美,且能承受数百次弯曲,因此可用作未来机器人的智能电子皮肤,让其“看到”人类视觉范围以外的光。相关研究刊发于最近的《先进材料技术》杂志。   研究人员称,此前他们开发出将硅电路直接打印到柔性塑料表面的方法,创造出了高性能的可弯曲电子产品。砷化镓被用于制造多种高性能电子产品,但主要打印在刚性表面上。在最新研究中,他们改进了现有的滚印系统,使用15微米宽的导线阵列将砷化镓电子产品打印到柔性表面上,由此制造出一种新型柔性光电探测器,能够感应紫外线、部分可见光和红外线,且感应所需的功率极低。   该系统能够对光作出超快响应:只需2.5毫秒即可感测到光,8毫秒可恢复,性能与目前市面上最好的非柔性光电探测器相当。研究团队利用一台机器将其弯曲和扭转500次后,材料的性能也没有明显损失。   该研究负责人、格拉斯哥大学拉文德·达希亚教授表示,多年来,他们一直致力于提高柔性电子产品的性能,找到了将电子产品直接打印到柔性表面的新方法,构建了能够感觉“疼痛”的电子皮肤,还开发出了可由阳光或人类汗液提供动力的可弯曲电子产品。   达希亚说:“最新进展是我们,这种光敏柔性材料能赋予未来的机器人新能力。例如,在光敏环境中工作的机械臂可以探测到周围光环境发生的变化,还可以广泛应用于无线通信领域的柔性广谱光电探测器等。”   研究人员表示,利用这种材料甚至能开发出一种可穿戴贴片,在晴天监测用户的紫外线暴露情况,并在有晒伤风险时发出警告。   总编辑圈点   以硅为代表的第一代半导体,是集成电路的基石;以砷化镓为代表的第二代半导体,被用于制造多种高性能电子产品,促成了信息高速公路的崛起。将砷化镓微型半导体打印到柔性表面,实现第二代半导体与柔性材料的结合,“碰撞”出令人耳目一新的功能和产品。当然,还有以氮化镓、碳化硅等为代表的第三代半导体,它们与柔性材料之间会碰撞出什么样的火花?值得期待。   首次将砷化镓打印到柔性表面
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    • 编译者:张卓然
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    •   皮肤作为人体与周围世界的主要界面和保护层,具有重要作用,遭受皮肤损伤或者截肢的患者可能会有严重的感知-行动回路紊乱,人造皮肤可以同时模仿自然皮肤的感官反馈和机械特性,但是实现与人体无缝集成的仿生系统仍然是一大挑战。近期,斯坦福大学研究人员成功开发了一种完整的软性假体电子皮肤(e-Skin)。研究成果发表在《Science》期刊,论文标题为“Neuromorphic sensorimotor loop embodied by monolithically integrated,low-voltage,soft e-skin”。   该研究团队开发了一种神经形态的电子皮肤系统,由可拉伸的场效应晶体管和全固态突触晶体管组成,可拉伸的有机晶体管由三层高介电常数弹性体电介质作为核心技术,提供与多晶硅晶体管相当的电气性能。该系统没有刚性的电子元件,具有低驱动电压、高电路复杂性和仿生感官反馈功能。研究人员将电子皮肤连接到活体大鼠的体感皮层,施加在传感器上的压力触发了对体感皮层的数字化输入,成功刺激了大鼠运动皮层神经元的发射。   该电子皮肤模拟了完整的生物感觉运动回路,为下一代假肢皮肤、人机界面和神经机器人等开发奠定了基础。   注:此研究成果摘自《Science》杂志,文章内容不代表本网站观点和立场,仅供参考。