可拉伸电子皮肤可使机器人拥有人类级别的触觉灵敏度
首款可拉伸电子皮肤可以使机器人和其他设备具有与人类皮肤相同的柔软度和触觉灵敏度，为执行需要高精度和力量控制的任务开辟新的可能性。
德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发出这种新型可拉伸电子皮肤，解决了新兴技术的一个主要瓶颈。现有的电子皮肤技术在材料拉伸时会失去传感精度，但这种新版本不会出现这种情况。
“就像人类的皮肤必须伸展和弯曲以适应我们的动作一样，电子皮肤也是如此，”该项目负责人、科克雷尔工程学院航空航天工程与工程力学系教授 Nanshu Lu 说道。“无论我们的电子皮肤伸展多少，压力响应都不会改变，这是一项重大成就。”
这项新研究 今日发表 在《Matter》杂志上。
卢设想，可拉伸电子皮肤将成为机器人手的关键部件，使其具有与人手相同的柔软度和触感灵敏度。这可以应用于医疗保健，机器人可以检查患者的脉搏、擦拭身体或按摩身体部位。
为什么需要机器人护士或理疗师?全球有数百万人正在老龄化并需要护理，这超出了全球医疗系统所能提供的护理能力。
“未来，如果老年人数量超过护理人员数量，那么全球都会面临危机，”卢说。“我们需要找到新的方式来高效、温和地照顾老人，而机器人是这一难题的重要组成部分。”
除了医疗之外，人类护理机器人还可以在灾难中发挥作用。例如，它们可以在地震或倒塌的建筑物中搜寻受伤和被困人员，并提供现场护理，例如实施心肺复苏术。
电子皮肤技术可以感知接触产生的压力，让连接的机器知道要用多大的力，例如，抓取杯子或触摸一个人。但是，当传统的电子皮肤被拉伸时，它也会感知到这种变形。这种读数会产生额外的噪音，从而扭曲传感器感知压力的能力。这可能会导致机器人用太大的力来抓取某物。
在演示中，这种可拉伸性使研究人员能够制造出充气探头和夹钳，它们可以改变形状来执行各种敏感的触摸任务。充气的皮肤包裹探头用于人类受试者，以准确捕捉他们的脉搏和脉搏波。放气的夹钳可以舒适地抓住玻璃杯而不会掉落，即使里面掉入硬币也是如此。该装置还可以压在脆皮玉米饼壳上而不会将其弄碎。
这项发现的关键是 Lu 和同事 多年来一直在研究的创新混合响应压力传感器。传统的电子皮肤要么是电容式的，要么是电阻式的，而混合响应电子皮肤则同时采用两种压力响应。完善这些传感器，并将它们与可拉伸的绝缘材料和电极材料相结合，使这项电子皮肤创新成为可能。
卢还隶属于生物医学工程系、钱德拉家族电气与计算机工程系、沃克机械工程系和德克萨斯材料研究所。她和她的团队目前正在研究该技术的潜在应用。他们正与自然科学学院计算机科学系助理教授罗伯托·马丁-马丁合作，打造配备电子皮肤的机械臂。研究人员和德克萨斯大学已经为电子皮肤技术提交了 临时专利申请 ，卢也愿意与机器人公司合作，将其推向市场。
这篇论文的其他作者包括沃克工程系的 Kyoung-Ho Ha 和 Sangjun Kim;航空工程与工程力学系的 Zhengjie Li、Heeyong Huh 和 Zheliang Wang;以及 Chandra Family 电气和计算机工程系的 Hongyang Shi、Charles Block 和 Sarnab Bhattacharya。Ha 现在是西北大学 Querrey Simpson 生物电子研究所的博士后研究员，而 Block 现在是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校计算机科学系的博士生。
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