如何打造“有知覺”的電子皮膚?
染谷團隊設計的這款電子皮膚采用了一種創新材料結構:一層柔軟的橡膠聚合物基底內嵌入石墨電傳感薄片。當皮膚受到按壓時,內部電阻發生變化,這些變化會被隱藏在表層下的晶體管網絡迅速捕捉并處理。
為了使電子皮膚具備高度靈活性,研究人員摒棄了傳統硅基晶體管,轉而使用一種名為“并五苯”的有機柔性材料。這種材料不僅具有良好的導電性能,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。研究團隊計劃進一步縮小晶體管體積,目標是做到當前尺寸的百分之一,從而實現更細膩的觸覺分辨率。
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上,但染谷表示,下一步的目標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:潛力巨大,挑戰仍在
盡管前景廣闊,一些國際專家對這項技術的實際應用持謹慎態度。哈佛大學機器人觸覺專家羅伯特·豪認為,將實驗室中的創意真正轉化為可量產、耐久且成本可控的產品并不容易,許多類似的研究都未能走出實驗室階段。
不過,染谷對自己的技術充滿信心。他表示,除了服務機器人產業,該電子裝置還可延伸至多個消費和技術領域:
智能安防:鋪設在家庭中的壓力敏感地毯,能夠識別人體重量差異,區分陌生人與住戶,甚至自動檢測老人是否摔倒。
體育訓練:安裝在運動場地上的觸覺墊,可以實時監測運動員的起跑、落地動作,輔助優化訓練效果。
駕駛安全:嵌入汽車座椅的觸覺感應系統,可用于監測駕駛員是否處于疲勞或失神狀態,提高行車安全性。
醫療康復:用于假肢或可穿戴設備,幫助截肢者恢復一定的觸覺反饋。
結語
從“冷冰冰”的金屬到如今擁有“體溫般的觸感”,機器正逐步邁向真正的“擬人化”。隨著電子皮膚等前沿技術的發展,未來機器人或將不僅聽得見、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,更是人類與機器之間情感連接的新起點。
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