电子皮肤

yzlkr

摘要：近年来，随着科技的发展，各种类型的机器人已走进人们的生活，它们虽然会走路，甚至与人聊天，但由于材质的原因，机器人总给人们留下冰冷的印象。
　　近年来，随着科技的发展，各种类型的机器人已走进人们的生活，它们虽然会走路，甚至与人聊天，但由于材质的原因，机器人总给人们留下冰冷的印象。近日，美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家们研制出了一种新型的机器人电子皮肤，不仅可以给机器人披上类似人类的皮肤，还可以赋予机器人灵敏的“触觉”。其结构简单，可被加工成各种形状，能像衣服一样附着在设备表面，能够让机器人感知到物体的地点、方位以及硬度等信息。

　　此次研制的机器人“电子皮肤”是世界上第一个建立在柔性塑料上的用户交互式传感器网络，其中包含数百个独立的传感器，这种类似生物皮肤的设计覆盖在机器人的机械手臂上，借助“皮肤”中的传感器收集的信息，机器人可以利用所谓的“触觉”来识别周围的情况，找出最佳的行进路线并控制移动方向，灵活避开前进中遇到的各种障碍。依靠这种“电子皮肤”，机器人不仅能感知到物体的地点和方位，还能获得物体的硬度和强度等数据信息。

　　据了解，目前美、日、德、中等国研究人员已各自开发出触感细微的电子皮肤，并已解决了其互动性、延展性等技术难题。这一技术将有望让机器人拥有“触觉”。

　　仿真不是梦

　　十年前，家住美国加利福尼亚州的亨利·埃文斯在中风后不幸高度瘫痪，仅有一根手指可以活动。当时的他可能根本不会想到，现在可以用这根手指操作一个制作精密的机器人，而这个机器人可以用一种“触觉”皮肤与他进行互动。埃文斯至今回忆起第一次和这个机器人互动的场景，都觉得很神奇。通过这种“触感”皮肤，他可以与机器人直接进行接触。而这种电子皮肤不仅不会给埃文斯带来任何伤害，当机器人四处移动时，它可以感受到他的存在。

　　埃文斯所说的“触觉”皮肤就是美国佐治亚理工学院的科学家为机器人发明的机器人“皮肤”。这种皮肤包含数百个独立的传感器。将这种“皮肤”覆盖在机器人的机械手臂上，借助传感器收集的信息，机器人可以利用“触觉”畅行穿梭。

　　电子皮肤模拟、还原甚至取代机体皮肤，首先要具备感觉和触觉，即与人体皮肤一样感知不同外界压力，畅通传导触觉信号的最基本功能。

　　据了解，早在2003年，日本东京大学的研究团队利用低分子有机物——并五苯分子制成薄膜，通过其表面密布的压力传感器，实现了电子皮肤感知压力。时隔两年，该研究团队又在特殊塑料薄膜中重叠嵌入分别感知压力和温度的两组晶体管，在晶体管电线交叉的位置使用微传感器记录电流起伏，判断日常温度和压力。

　　应用前景广

　　目前，即便世界上最逼真、最仿生的义肢，也难以实现触觉的突破。具有触感能力的电子皮肤，却完全能使假肢理解触摸、弯曲或按压等动作，帮助配有假肢的人恢复感觉。

　　记者以“电子皮肤”为关键词，对该领域中国发明专利申请进行检索发现，共有9件专利申请，主要来自科研院校。例如，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的“压阻式电子皮肤及其制备方法”（专利申请号：CN201310034478.1）。

　　现阶段的机器人已经能够感知视觉和听觉，灵敏的电子皮肤让机器人也拥有了触觉，它们可以做一些细致的动作，比如扶病人的时候能够掌握力度而不至于弄疼或弄伤他们，清洗精致瓷碗的时候也能够准确拿捏而不至于弄坏或摔碎。

　　在现实生活中，这种触觉的传感器的可适用范围同样非常广。比如皮肤移植，或改进没有感知力的假肢，都可以运用这项技术，有了灵敏的“触觉”，未来的假肢会更像病人本来的肢体。如果在车辆的方向盘上安置触觉传感器，即便驾驶员没有扶住方向盘时，方向盘也可以自动感知驾驶员的非正常行驶，然后发出提醒，从而减少交通事故。科学家还设想，利用装有电子皮肤的设备监测咽喉部肌肉运动产生的微弱压力变化，完全可将压力变化信号转化为语音，为聋哑人群充当“传声筒”。

　　中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所博士生导师张珽研究员在接受中国知识产权报记者采访时介绍：“目前，国内对于电子皮肤的研究并不多，但它具有广阔的应用前景，我们课题组是较早从微纳米材料、器件、系统等多层次研究电子皮肤的团队，非常重视对这项技术的专利布局，并且非常注重其在可穿戴医疗健康和机器人领域的应用。未来，我们将研发出超薄、透明、集成化、多功能的电子皮肤，不仅能感受到微弱压力和张力，还能感知温度、湿度、光、磁和有害环境气体等。”

　　然而，很多业内专家都认为，电子皮肤真正移植于机体前，还要考虑皮肤内部的生理功能与结构等问题，目前还仅仅处于研发的初级阶段，未来研究人员将探索如何将它运用在更多领域。或许在不久的将来，机器人也可像人类一样“多愁善感”，让我们拭目以待。（

屈联西

依靠这种“电子皮肤”，机器人不仅能感知到物体的地点和方位，还能获得物体的硬度和强度等数据信息。