

人类皮肤是人体最大的器官。它也提供了我们最重要的感觉之一:触觉。触觉使人们能够与外部世界进行互动和感知物体。然而,在构建机器人和虚拟环境时,与视觉相比,触觉并非最容易实现的特性。尽管如此,许多实验室仍在努力实现触觉,各种版本的人造皮肤展现出潜力,可以使电子产品(例如驱动假肢的电子产品)更智能、更灵敏。
本周发表在期刊small上的一项研究,介绍了一种由新加坡南洋理工大学团队创建的新型人造皮肤,它不仅可以感知施加在其上的直接压力,还可以感知物体靠近它的情况。
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过去,各种人造皮肤模型已经能够感知温度、湿度、表面细节和力等因素,并将它们转化为数字信号。在这种情况下,这种人造皮肤是“离子tronic”的,这意味着它整合了离子和电极来尝试实现感知。
具体来说,它由浸满咸液体的多孔海绵状层夹在两层嵌入镍的织物电极层之间组成。这些原材料成本低廉且易于扩展,研究人员称这使得这类技术适合大规模生产。其结果是一种柔韧、柔软且导电的材料。该结构的内部化学性质使其能够,当对材料施加压力时,会引起电容变化,产生电信号。
“我们创造的人造皮肤在感知能力上优于人类皮肤。与主要从触摸动作中感知信息的人类皮肤不同,这种人造皮肤还能从非接触式或接近式操作中获取丰富的认知信息,”论文通讯作者、新加坡南洋理工大学助理教授王一帆(Yifan Wang)在一份新闻稿中表示。“这项工作有望带来优于现有触觉传感器的下一代机器人感知技术。”
该器件的设计还在皮肤边缘周围产生了一个“边缘电场”。由此产生的电场可以感知物体何时靠近,还可以辨别物体的材料。例如,在一个小型概念验证演示中,它可以区分塑料、金属和人体皮肤。
至于应用场景,人造皮肤可以安装在机器人手指上,或者用于电子游戏的控制界面,通过手指触摸来移动角色。在他们的实验中,用户玩了《吃豆人》游戏,并通过与人造皮肤面板互动来导航电子地图。