德克薩斯大學柯士甸分校的研究人員開發出了一種創新的可拉伸電子皮膚（e-skin），這種皮膚能夠為機器人和其他器材提供與人類皮膚相同的柔軟度和觸覺敏感度，為執行需要大量精確度和力量控制的任務開辟了新的可能性。
現有的電子皮膚技術在材料拉伸時會失去感應精度，但這種新版本的電子皮膚解決了這一問題。「就像人類皮膚必須拉伸和彎曲以適應我們的動作一樣，電子皮膚也是如此，」領導該專案的航天工程和工程力學系教授Nanshu Lu說。「無論我們的電子皮膚拉伸多少，壓力響應都不會改變，這是一個重大的成就。」
研究人員在【Matter】雜誌上發表了這項新研究。Lu設想，這種可拉伸的電子皮膚可以成為機器人手的關鍵元件，使其具有與人類手相同的柔軟度和觸覺敏感度。這可以套用於醫療保健領域，例如，機器人可以檢查患者的脈搏、擦拭身體或按摩身體部位。
為什麽需要機器人護士或物理治療師？全球有數以百萬計的人口正在老齡化，需要的護理超過了全球醫療系統所能提供的。Lu說：「未來，如果我們有比可用護理人員更多的老年人，這將是一個全球性的危機。我們需要找到新的、有效且溫和的方式來照顧人們，機器人是解決這一難題的重要部份。」
除了醫療領域，具有人類般關懷能力的機器人還可以在災難中部署。例如，它們可以在地震或建築物倒塌中尋找受傷和被困的人，並提供現場護理，如進行心肺復蘇。
電子皮膚技術可以感應接觸產生的壓力，讓連線的機器知道使用多少力量，例如抓取杯子或觸摸人。但是，當傳統的電子皮膚被拉伸時，它也會感應到這種變形。這種讀數產生了額外的雜訊，扭曲了傳感器感應壓力的能力。這可能導致機器人在抓取東西時使用過多的力量。
在演示中，研究人員利用可拉伸性建立了可充氣的探針和夾具，這些器材可以改變形狀以執行各種敏感的、基於觸覺的任務。充氣的皮膚包裹的探針用於人體受試者，準確地捕捉他們的脈搏和脈搏波。放氣的夾具可以適應力地抓住一個不倒翁，即使在裏面丟進一枚硬幣，也不會掉落。該器材還能夠壓碎一個脆皮玉米餅而不破裂。
這一發現的關鍵在於一種創新的混合響應壓力傳感器，Lu和合作者已經研究多年。與傳統的電容式或電阻式電子皮膚不同，混合響應電子皮膚同時使用這兩種響應來感應壓力。完善這些傳感器，並將它們與可拉伸的絕緣和電極材料結合起來，使得這種電子皮膚創新成為可能。
Lu及其團隊現在正在研究潛在的套用。他們正在與自然科學學院電腦科學系助理教授Roberto Martin-Martin合作，構建一個配備電子皮膚的機器人臂。研究人員和德克薩斯大學已經為電子皮膚技術送出了臨時專利申請，Lu願意與機器人公司合作將其推向市場。
這項研究不僅為我們提供了一種新的機器人技術，而且為未來的醫療保健和災難救援提供了新的可能性。那麽，您如何看待這種可拉伸電子皮膚在機器人技術中的套用前景？您認為它將如何影響我們的日常生活和醫療保健？歡迎在評論區分享您的想法，與我們共同探討這一激動人心的技術進步。
參考資料：DOI： 10.1016/j.matt.2024.04.009
