弹性电子皮肤提升机器人灵敏度

本文转自：参考消息

参考消息网5月10日报道 据美国《科学日报》网站5月3日报道，世界首款弹性电子皮肤能使机器人和其他设备具备与人体皮肤一样的柔软度和触摸灵敏度，这为执行需要极高精确度和控制力的任务开辟了新的可能性。

美国得克萨斯大学奥斯汀校区研究人员研发的这种新型弹性电子皮肤解决了这一新兴技术领域的一大瓶颈。现有电子皮肤会随着材料拉伸而失去传感精度，但这种新型电子皮肤不会。

该研发项目带头人、得克萨斯大学奥斯汀校区科克雷尔工程学院航空航天工程和工程力学系教授鲁南姝说：“人类皮肤必须伸展和弯曲，以适应我们的动作。与人类皮肤类似，电子皮肤也要做到这些。我们的电子皮肤不管拉伸多少，压力响应都不会改变，这是一项重大成果。”新研究成果5月3日发表在美国《材料》杂志上。

鲁南姝设想，弹性电子皮肤将成为柔软度和触摸灵敏度能达到与人手相同水平的机械手的关键部件。这种机械手可应用于医疗护理领域。可让机器人检查患者的脉搏、擦拭身体或按摩某个身体部位。

为什么需要机器人护士或理疗师？在全球范围内，数以百万计的人口正在老去、需要照料。但全球医疗体系无法提供这么多的服务。鲁南姝说：“未来，如果老年人的数量超过护理人员，将爆发一场全球性危机。我们需要找到有效和轻柔地照顾人的新办法，机器人是解决这个难题的重要一环。”

除了医学领域，还可以在灾难中使用护理机器人。例如，它们能在地震现场或倒塌建筑物中寻找伤员和被困者，并进行现场护理，比如施行心肺复苏术。

电子皮肤技术能感知接触产生的压力，让与其连接的机器知道要用多大的力完成某个动作，例如，抓取一个杯子或触摸一个人。但是，传统电子皮肤被拉伸时，也会感知到变形。这会造成额外干扰，影响传感器感知压力的能力。这可能会导致机器人用过大的力去抓取东西。

在演示中，新型电子皮肤的弹性使研究人员得以制造出能够改变形状的充气探测器和抓取器，以执行各种需要高灵敏度、以触碰为基础的任务。弹性电子皮肤包裹着的充气探测器被用于准确捕捉人类实验对象的脉搏和脉搏波。抓取器能够稳稳抓住玻璃杯而不让它掉下，即便有人向玻璃杯里扔了一枚硬币。该装置还可以压在脆脆的塔可饼皮上而不将其压碎。

这项发现的关键是鲁南姝和合作者多年来一直在研究的一种具有创新性的混合响应压力传感器。传统电子皮肤要么是电容式的，要么是电阻式的，但混合响应电子皮肤同时采用两种压力响应。鲁南姝等人改进这些传感器，并将其与弹性绝缘和电极材料结合起来，最终实现了这项电子皮肤创新。

鲁南姝及其团队现在致力于发现这种技术的潜在用途。他们正在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，准备制造一个使用这种电子皮肤的机械臂。研究人员和得克萨斯大学奥斯汀校区已为该电子皮肤技术提出临时专利申请。鲁南姝对与机器人公司合作将该技术推向市场持开放态度。（编译/裘芳）