德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发出了一种创新的可拉伸电子皮肤（e-skin），这种皮肤能够为机器人和其他设备提供与人类皮肤相同的柔软度和触觉敏感度，为执行需要大量精确度和力量控制的任务开辟了新的可能性。
现有的电子皮肤技术在材料拉伸时会失去感应精度，但这种新版本的电子皮肤解决了这一问题。“就像人类皮肤必须拉伸和弯曲以适应我们的动作一样，电子皮肤也是如此，”领导该项目的航天工程和工程力学系教授Nanshu Lu说。“无论我们的电子皮肤拉伸多少，压力响应都不会改变，这是一个重大的成就。”
研究人员在《Matter》杂志上发表了这项新研究。Lu设想，这种可拉伸的电子皮肤可以成为机器人手的关键组件，使其具有与人类手相同的柔软度和触觉敏感度。这可以应用于医疗保健领域，例如，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物理治疗师？全球有数以百万计的人口正在老龄化，需要的护理超过了全球医疗系统所能提供的。Lu说：“未来，如果我们有比可用护理人员更多的老年人，这将是一个全球性的危机。我们需要找到新的、有效且温和的方式来照顾人们，机器人是解决这一难题的重要部分。”
除了医疗领域，具有人类般关怀能力的机器人还可以在灾难中部署。例如，它们可以在地震或建筑物倒塌中寻找受伤和被困的人，并提供现场护理，如进行心肺复苏。
电子皮肤技术可以感应接触产生的压力，让连接的机器知道使用多少力量，例如抓取杯子或触摸人。但是，当传统的电子皮肤被拉伸时，它也会感应到这种变形。这种读数产生了额外的噪声，扭曲了传感器感应压力的能力。这可能导致机器人在抓取东西时使用过多的力量。
在演示中，研究人员利用可拉伸性创建了可充气的探针和夹具，这些设备可以改变形状以执行各种敏感的、基于触觉的任务。充气的皮肤包裹的探针用于人体受试者，准确地捕捉他们的脉搏和脉搏波。放气的夹具可以适应性地抓住一个不倒翁，即使在里面丢进一枚硬币，也不会掉落。该设备还能够压碎一个脆皮玉米饼而不破裂。
这一发现的关键在于一种创新的混合响应压力传感器，Lu和合作者已经研究多年。与传统的电容式或电阻式电子皮肤不同，混合响应电子皮肤同时使用这两种响应来感应压力。完善这些传感器，并将它们与可拉伸的绝缘和电极材料结合起来，使得这种电子皮肤创新成为可能。
Lu及其团队现在正在研究潜在的应用。他们正在与自然科学学院计算机科学系助理教授Roberto Martin-Martin合作，构建一个配备电子皮肤的机器人臂。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，Lu愿意与机器人公司合作将其推向市场。
这项研究不仅为我们提供了一种新的机器人技术，而且为未来的医疗保健和灾难救援提供了新的可能性。那么，您如何看待这种可拉伸电子皮肤在机器人技术中的应用前景？您认为它将如何影响我们的日常生活和医疗保健？欢迎在评论区分享您的想法，与我们共同探讨这一激动人心的技术进步。
参考资料：DOI： 10.1016/j.matt.2024.04.009
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