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高靈敏電子皮膚，賦予機(jī)器人“指尖溫度”

2025-04-30?11:46:44

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如何打造“有知覺”的電子皮膚？

染谷團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的這款電子皮膚采用了一種創(chuàng)新材料結(jié)構(gòu)：一層柔軟的橡膠聚合物基底內(nèi)嵌入石墨電傳感薄片。當(dāng)皮膚受到按壓時，內(nèi)部電阻發(fā)生變化，這些變化會被隱藏在表層下的晶體管網(wǎng)絡(luò)迅速捕捉并處理。

為了使電子皮膚具備高度靈活性，研究人員摒棄了傳統(tǒng)硅基晶體管，轉(zhuǎn)而使用一種名為“并五苯”的有機(jī)柔性材料。這種材料不僅具有良好的導(dǎo)電性能，還能承受大幅彎折，即便包裹在直徑僅有2毫米的細(xì)棒上仍能正常工作。

目前的電子皮膚由32×32個傳感器單元組成，每個單元尺寸為2.5平方毫米。研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步縮小晶體管體積，目標(biāo)是做到當(dāng)前尺寸的百分之一，從而實(shí)現(xiàn)更細(xì)膩的觸覺分辨率。

未來不止于“觸摸”：感知溫度、濕度，甚至更多

雖然目前的電子皮膚主要聚焦在壓力感應(yīng)上，但染谷表示，下一步的目標(biāo)是賦予它更多感官功能，例如溫度和濕度感知，使其更接近真實(shí)的人類皮膚。此外，他們也在嘗試提升材料的彈性，希望未來的電子皮膚不僅能“彎折”，還能像真皮一樣具備拉伸和回彈的能力。

國際觀點(diǎn)：潛力巨大，挑戰(zhàn)仍在

盡管前景廣闊，一些國際專家對這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用持謹(jǐn)慎態(tài)度。哈佛大學(xué)機(jī)器人觸覺專家羅伯特·豪認(rèn)為，將實(shí)驗(yàn)室中的創(chuàng)意真正轉(zhuǎn)化為可量產(chǎn)、耐久且成本可控的產(chǎn)品并不容易，許多類似的研究都未能走出實(shí)驗(yàn)室階段。

不過，染谷對自己的技術(shù)充滿信心。他表示，除了服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，該電子裝置還可延伸至多個消費(fèi)和技術(shù)領(lǐng)域：

智能安防：鋪設(shè)在家庭中的壓力敏感地毯，能夠識別人體重量差異，區(qū)分陌生人與住戶，甚至自動檢測老人是否摔倒。

體育訓(xùn)練：安裝在運(yùn)動場地上的觸覺墊，可以實(shí)時監(jiān)測運(yùn)動員的起跑、落地動作，輔助優(yōu)化訓(xùn)練效果。

駕駛安全：嵌入汽車座椅的觸覺感應(yīng)系統(tǒng)，可用于監(jiān)測駕駛員是否處于疲勞或失神狀態(tài)，提高行車安全性。

醫(yī)療康復(fù)：用于假肢或可穿戴設(shè)備，幫助截肢者恢復(fù)一定的觸覺反饋。

結(jié)語

從“冷冰冰”的金屬到如今擁有“體溫般的觸感”，機(jī)器正逐步邁向真正的“擬人化”。隨著電子皮膚等前沿技術(shù)的發(fā)展，未來機(jī)器人或?qū)⒉粌H聽得見、看得懂，更能“摸得著”這個世界，為人類帶來更多溫暖與便利。

這不僅是科技的一次飛躍，更是人類與機(jī)器之間情感連接的新起點(diǎn)。