研究人员设计了一种与研究团队的动物灵感——鸭嘴兽——一样独特的机器人“人造皮肤”。这种双感官系统由中国清华大学和北京纳米能源与纳米系统研究所的合作者开发，不仅能解读直接物理接触的信息，还能通过探测周围空气中的静电变化来获取信息。
鸭嘴兽以其广泛的动物学奇特之处而闻名。数百万年来，这种卵生哺乳动物进化出了鸭嘴、有蹼的脚（末端有微小毒刺）以及扁平的、类似海狸的尾巴。但其引人注目的特质并非全是物理性的——这种生物还依赖于一种高度发达的感觉系统，能够识别机械输入（如触觉）和其附近环境中的电场变化。这种额外能力帮助鸭嘴兽在不一定需要视觉信息的情况下捕食和躲避捕食者。
许多人最早了解鸭嘴兽是在童年时期，包括北京纳米能源与纳米系统研究所研究员、发表在《Science Advances》杂志上论文的首席作者魏迪的女儿。
[相关：鸭嘴兽的乳汁可能拯救我们免受细菌感染。]
“在一次谈话中，我9岁的女儿……告诉我她曾在英国看过一部关于鸭嘴兽的纪录片。她问：‘你知道鸭嘴兽……捕食不靠眼睛吗？’”魏迪在9月25日《TechXplore》的报道中说道。
魏迪解释说，女儿的提问启发他们深入研究鸭嘴兽“非凡的感觉系统”，这很快就激发了他们团队新设备的开发。
据魏迪介绍，该传感器使用了两个基本原理——接触起电和静电感应。如果设备触摸到其他材料，电子会在它们重叠的电子云之间转移，产生摩擦起电。通过这种方式，传感器接收触觉信号。同时，静电感应（也称为“远程感知”）使人造皮肤能够感知附近带电物体周围电场的波动。
[相关：Meta 正在开发机器人手指和皮肤，原因在此。]
“传统系统由于电荷相互作用较弱或表面电荷检测，常常存在灵敏度和精度不足的问题。我们的系统通过利用结构化掺杂弹性体来增强电荷捕获，该弹性体能放大局部电场并增强介电极化，”魏迪解释道。
结合深度学习编程，该团队的多受体皮肤能够以99.56%的准确率快速识别材料，并能感知远达150毫米的物体。这些能力有一天可以用于极端气候环境建模、增强人机交互，并可能提升自主机器人导航系统的性能。
今后，魏迪团队的目标是改进其传感器的材料设计，以延长其电场感应范围和精度，并使其能够适应不可预测的环境。他们还希望集成更多的感官输入，以便能够解析更复杂的刺激，具备更广泛的感知能力。
