新的肌电(EMG)传感器技术可以长期稳定地控制可穿戴机器人，并且不受佩戴者的汗水和死皮的影响，最近引起了人们的关注。可穿戴机器人是用于老年人和中风或创伤康复患者的各种康复治疗的设备。
23日，KAIST电子工程学院(EE)教授郑在雄(音)和KAIST机械工程学院(ME)教授金正(音)领导的联合研究小组表示，成功开发出了不受皮肤状态影响，可以高水平电感知生理信号的可拉伸、可粘附的微针传感器。
为了让可穿戴机器人在康复治疗中识别人类运动背后的意图，他们需要一个可穿戴的电生理传感器来提供精确的肌电图测量。然而，现有的传感器往往显示信号质量随着时间的推移而恶化，并且受到用户皮肤状况的很大影响。此外，由于接触面无法跟上皮肤的变形，传感器较高的机械硬度会产生噪音。这些缺点限制了可穿戴机器人的可靠、长期控制。
然而，最近开发的技术有望实现长期和高质量的肌电图测量，因为它使用可拉伸和粘合的导电基板，集成了微针阵列，可以很容易地穿透角质层而不会引起不适。通过其优异的性能，该传感器有望在很长一段时间内稳定地控制可穿戴机器人，无论佩戴者的皮肤状况如何变化，也不需要从皮肤表面去除汗液和死细胞的准备步骤。
研究小组通过将微针集成到柔软的硅聚合物衬底上，创造了一种可拉伸且可粘附的微针传感器。坚硬的微针穿透角质层，角质层具有很高的电阻。因此，该传感器可以有效降低与皮肤的接触电阻，在不受污染的情况下获得高质量的电生理信号。同时，柔软粘连的导电基板可以适应随着穿戴者运动而伸展的皮肤表面，提供舒适的贴合，并最大限度地减少运动引起的噪音。
为了验证新贴片的可用性，研究小组利用可穿戴机器人进行了运动辅助实验。他们将微针贴片安装在使用者的腿上，在那里它可以感知肌肉产生的电信号。然后，传感器将检测到的意图发送给可穿戴机器人，使机器人能够帮助佩戴者更轻松地举起重物。
主导该研究的郑在雄教授表示:“开发出的可拉伸和可粘附的微针传感器可以稳定地检测肌电信号，而不受用户皮肤状态的影响。通过这一点，我们将能够以更高的精度和稳定性控制可穿戴机器人，这将有助于使用机器人的患者的康复。”
共同第一作者Heesoo Kim和Juhyun Lee是KAIST电子工程学院的博士研究生，他们的研究结果发表在1月17日的《科学进展》杂志上，标题为“可靠的电生理传感和外骨骼机器人控制的无皮肤准备，可拉伸的微针粘接贴片”。
本研究得到了韩国国立研究基金生物信号传感器集成技术开发项目、电子医疗技术开发项目和Step 4 BK21项目的支持。
